王家偉+++劉釗++宋娜

摘 要：粉煤灰作為燃煤電廠的副產(chǎn)物，廉價(jià)易得。越來越多的人研究其作為吸附劑對汞的吸附性能。飛灰對元素汞的吸附與飛灰的物理性質(zhì)、化學(xué)組成等有密切的關(guān)系。影響其吸附的主要包括未燃碳顆粒含量、類型、比表面積、溫度、接觸時(shí)間等。

關(guān)鍵詞：飛灰 吸附 汞

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2015）02（b）-0000-00

粉煤灰作為燃煤電廠的副產(chǎn)物，廉價(jià)易得。越來越多的人研究其作為吸附劑對汞的吸附性能。許多學(xué)者對飛灰脫汞的機(jī)理、吸附特點(diǎn)與能力進(jìn)行了許多的研究，研究表明，飛灰對元素汞的吸附與飛灰的物理性質(zhì)、化學(xué)組成等有密切的關(guān)系。影響其吸附的主要包括未燃碳顆粒含量、類型、比表面積、溫度、接觸時(shí)間等[1]。Hasseet[2]等的研究發(fā)現(xiàn)飛灰中不同類型的炭對汞的氧化吸附能力不同，飛灰中無機(jī)組分與飛灰中的炭對汞的氧化吸附機(jī)理不同，燒失率（LOI）可作為評價(jià)飛灰的一個(gè)指標(biāo)，且認(rèn)為高LOI的飛灰是最有效的飛灰基汞吸附劑，在Hg的吸附試驗(yàn)中，中等LOI的飛灰會(huì)很快被穿透，而低LOI的飛灰對汞基本沒有吸附能力。López-Antón M等認(rèn)為飛灰捕獲汞的能力與飛灰中殘?zhí)糠N類有關(guān)，相比于各向同性殘?zhí)?，各向異性殘?zhí)款w粒更有利于汞的氧化與捕獲。一些研究者認(rèn)為比表面積才是飛灰對汞的氧化真正起作用的因素，同時(shí)一些研究者對飛灰的氣孔分布與汞形態(tài)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，但都沒有明確的結(jié)論[3]。James C. Hower等認(rèn)為飛灰的比表面積與原煤煤階有關(guān)，低階煤的比表面積一般高于高階煤。飛灰吸汞能力與溫度呈負(fù)相關(guān)，即溫度降低，吸附能力增強(qiáng)。無機(jī)組分對元素汞的催化氧化以及捕獲也有重要的作用，Ghoridhi等[4]的研究發(fā)現(xiàn)銅和鐵元素（α-Fe2O3）是元素汞在飛灰表面催化的有效催化介質(zhì)，在以飛灰中主要無機(jī)組分的混合物為吸附劑的模擬煙氣實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)無機(jī)組分對汞的催化氧化受煙氣組分的影響，煙氣中氧化汞含量會(huì)隨著HCl和NO2含量的增加或者SO2含量的降低而有所增加。Maroto-Valer等的研究表明雖然經(jīng)過高溫的燃燒，但飛灰表面仍存在一些含氧官能團(tuán)，在常溫下，這些官能團(tuán)和飛灰所含的水分子會(huì)促進(jìn)汞的氧化吸附，但隨著溫度的升高，在大于100℃時(shí)，水分蒸發(fā)，表面官能團(tuán)也發(fā)生改變，飛灰對汞的吸附效果也隨之而降低。單純使用飛灰遠(yuǎn)不能滿足目前所需的脫汞要求，對飛灰進(jìn)行類似對活性炭的改性來提高飛灰的吸汞能力是研究的重、難點(diǎn)。

為提高飛灰對元素汞的吸附性能，許多學(xué)者通過改性在飛灰中加入了對汞催化氧化劑吸附有作用的元素，飛灰的吸附性能得到很大的改善。Zhao[5]用碘改性了鈣基稻殼灰電廠飛灰和鈣基電廠飛灰，發(fā)現(xiàn)Hg0的氧化吸附與飛灰的比表面積、孔徑分布、碘浸漬方式并沒有明顯的關(guān)系，而與I2改性濃度有很大的關(guān)系，汞濃度越大，其吸附容量越大；在80-140℃范圍內(nèi)，溫度的升高可提高汞的捕獲率。Xu等發(fā)現(xiàn)CuBr2， CuCl2和FeCl3改性的飛灰對元素汞表現(xiàn)出很好的吸附性能，因?yàn)榻饘冫u化物中的鹵素作為氧化劑加速了Hg0向Hg2+的轉(zhuǎn)化，同時(shí)Fe和Cu對Hg0的氧化也具有一定的催化作用。Zhang Y S等用CaBr2、CaCl2和HBr對不同的飛灰進(jìn)行了改性，發(fā)現(xiàn)HBr改性飛灰對元素汞的氧化和吸附有突出的作用，并且，飛灰的粒徑對汞吸附也有一定的影響，小粒徑（>200目）飛灰的汞吸附量明顯高于80-200目的飛灰。所以，改性飛灰對汞中除了大部分是化學(xué)吸附，也有物理吸附，實(shí)際的吸附過程是兩者的復(fù)雜結(jié)合。

汞在某種物質(zhì)中的形態(tài)可以為研究該物質(zhì)與汞的作用，機(jī)理提供很多重要的信息。目前程序升溫?zé)峤馕龇ǎ═PD）利用不同汞化合物熱解析溫度不同這一特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于土壤、固體廢棄物等固態(tài)樣品中汞形態(tài)，此方法也用于研究飛灰石膏等煤燃燒副產(chǎn)物中汞的形態(tài)以進(jìn)一步了解燃煤電廠中各種污染控制裝置對汞的作用機(jī)理。Md. Azhar Uddin等用TPD系統(tǒng)對在模擬煙氣中吸附元素汞后的活性炭進(jìn)行熱解析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)煙氣中同時(shí)存在HCl和H2S兩種氣體時(shí)，活性炭吸附的汞比煙氣中單獨(dú)存在H2S時(shí)更為穩(wěn)定，在HCl氣氛下吸收的汞的存在形式類似HgClx。M. Antonia Lopez-Anton等對PC爐和CFB爐飛灰中汞形態(tài)進(jìn)行了研究，他認(rèn)為PC爐飛灰中汞主要是HgCl2和Hg0，而CFB飛灰中主要是HgCl2和HgSO4。

參考文獻(xiàn)：

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[4] Ghorishi S B， Lee C W， Kilgroe J D. Speciation of mercury in the presence of coal and waste combustion fly ashes. In： Proceedings of the air and waste management association 93rd annual meeting and exhibition， Salt Lake City UT， June 19–22； 2000

[5]Zhao P F， Guo X， Zheng C G. Removal of elemental mercury by iodine-modified rice husk ash sorbents [J]. Journal of Environmental Sciences， 2010， 22 （10）：1629-1636