趙琳，劉慶嶺，彭學(xué)平，胡芝娟，劉瑞芝

1 前言

汞是一種劇毒污染物，不僅會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染，而且也會(huì)對(duì)人類健康造成巨大危害。汞的沸點(diǎn)低，揮發(fā)性強(qiáng)，可隨著大氣在全球范圍內(nèi)遷移和沉降至土壤、地表水以及地下水中，污染環(huán)境。汞和汞的化合物可以通過人體的呼吸道、消化道和皮膚接觸被吸收，損傷人的神經(jīng)系統(tǒng)，引起人體組織病變，因此，汞及汞的化合物的污染治理十分重要。

我國很大一部分汞的排放來自工業(yè)用煤產(chǎn)生的煙氣。目前初步估算，我國人為源的大氣汞的年排放量在500～700t，約占全球大氣汞總排放量的33%，其中燃煤、鋅冶煉和水泥生產(chǎn)是當(dāng)前最主要的三大汞釋放源，水泥行業(yè)汞排放量約占總排放量的14.3%。

為保護(hù)環(huán)境，國家和地方相關(guān)部門先后頒布了一系列標(biāo)準(zhǔn)來控制汞的排放。在GB 4915-2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 30485-2013《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》中，首次將汞列為水泥行業(yè)的限制排放污染物，控制指標(biāo)為≤0.05mg/Nm3。上海地方標(biāo)準(zhǔn)DB 31/933-2015《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，自2017年1月1日起，全面執(zhí)行汞及其化合物排放限值0.01mg/Nm3。為滿足國家和地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，水泥工業(yè)迫切需要尋找效率高、成本低的脫汞技術(shù)以降低煙氣中汞的排放。

目前，水泥工業(yè)控制汞排放的技術(shù)主要有：燃煤替代、燃燒前的燃料脫汞、燃燒中加入添加劑脫汞和燃燒后的煙氣脫汞。其中，燃燒后的煙氣脫汞是汞脫除的最關(guān)鍵技術(shù)。

燃燒后煙氣中汞的存在形式主要有顆粒態(tài)HgP、元素態(tài)Hg0和氧化態(tài)Hg2+（主要為HgCl2）三種。其中，氧化態(tài)的Hg2+可以溶解于液體中，借助濕法脫硝或濕法脫硫工藝部分脫除；顆粒態(tài)的HgP大部分可通過除塵設(shè)備與粉塵一起去除；元素態(tài)的Hg0熱力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在低溫條件下很難被氧化，且在液體中較難溶解，因此很難通過通常的物理化學(xué)方法去除，只能將其氧化至高價(jià)態(tài)后進(jìn)行脫除。目前，文獻(xiàn)記載和工業(yè)應(yīng)用報(bào)道過的煙氣脫汞技術(shù)主要有冷凝脫汞技術(shù)，吸附脫汞技術(shù)，氧化吸收脫汞技術(shù)，協(xié)同脫汞技術(shù)和其他脫汞技術(shù)等，下文將對(duì)以上技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2 冷凝脫汞技術(shù)

元素態(tài)Hg0的飽和蒸氣壓受溫度影響很大，在100℃時(shí)是在10℃時(shí)的400倍左右。利用這種特性，可以通過對(duì)工業(yè)煙氣進(jìn)行降溫來實(shí)現(xiàn)對(duì)元素態(tài)汞的冷凝，達(dá)到脫汞目的。

目前，工業(yè)上應(yīng)用較多的是采用冷凝水冷凝煙氣的方式將汞冷卻下來進(jìn)而脫除。如，中國葫蘆島鋅廠曾采用該方法處理含汞0.1%的鋅精礦，脫汞效率為80%～90%。再如，歐洲的一家水泥企業(yè)曾通過將增濕塔出口煙氣溫度從180℃降至150℃的方法，有效地減少了水泥生產(chǎn)線汞的排放總量。

冷凝脫汞技術(shù)工藝簡(jiǎn)單，易操作，但該技術(shù)主要適用于汞濃度較高的煙氣中汞的粗去除，單獨(dú)使用較難滿足工業(yè)生產(chǎn)過程全部汞的排放要求。采用冷凝脫汞技術(shù)粗脫汞后的煙氣，仍存在一定量的汞，后續(xù)需聯(lián)合精脫汞技術(shù)進(jìn)一步脫除。如，在冶煉汞的系統(tǒng)中，可以通過噴射水的方法除塵、降溫和進(jìn)行精脫汞，煙氣經(jīng)過噴射裝置后，煙塵和汞的含量大大降低，獲得的粗汞經(jīng)處理后可直接出售，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。表1為不同溫度下汞的飽和蒸氣壓。

表1 不同溫度下汞的飽和蒸氣壓

3 吸附脫汞技術(shù)

吸附脫汞是通過在尾部煙道內(nèi)噴射吸附劑而脫汞，是當(dāng)前脫汞技術(shù)研究的熱點(diǎn)。吸附脫汞技術(shù)主要包括碳基吸附劑脫汞、粉煤灰吸附劑脫汞、鈣基吸附劑脫汞、金屬和磁性吸附劑脫汞以及礦物類吸附劑脫汞等脫汞技術(shù)。

3.1 碳基吸附劑

3.1.1 活性炭

活性炭具有豐富的孔結(jié)構(gòu)和較大的比表面積，對(duì)各種物質(zhì)的吸附能力都很強(qiáng)，利用活性炭的這種特性，可以對(duì)汞進(jìn)行吸附脫除。與其他吸附劑脫汞技術(shù)相比，活性炭脫汞技術(shù)（ACI）是目前唯一一個(gè)被商業(yè)化應(yīng)用，也是最為成熟的脫汞技術(shù)。

采用活性炭吸附技術(shù)進(jìn)行脫汞，包括物理吸附和化學(xué)吸附兩個(gè)過程，脫汞的最終效果與活性炭的物化性質(zhì)、煙氣溫度、停留時(shí)間等有關(guān)?；钚蕴棵摴夹g(shù)包括兩種工藝布置方式。一種工藝布置方式是將活性炭的細(xì)粉噴入煙道中，一部分汞吸附于活性炭中，由除塵器脫除；另一部分汞被活性炭吸附氧化后，進(jìn)入脫硫系統(tǒng)中被脫除。另一種工藝布置方式是將活性炭布置在固定床反應(yīng)器中，對(duì)汞進(jìn)行吸附脫除。

Zhao[1]等人分別在模擬煙氣夾帶流實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、中試0.3MWth循環(huán)流化床燃燒（CFBC）系統(tǒng)和75t/h工業(yè)循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)中研究了溴化稻殼活性炭（RHAC-Br）噴吹除汞的機(jī)制。為了進(jìn)行比較，還研究了溴化椰殼活性炭（CHAC-Br）和溴化煤基活性炭（CACB-Br）在模擬煙氣和燃煤煙氣中的除汞性能。Zhao[1]等人在0.3MWth CFBC中試裝置中進(jìn)行的研究表明，三種吸附劑在燃煤煙氣中的注入溫度和除汞機(jī)制，與在模擬煙氣中的注入溫度和除汞機(jī)制存在較大差異，主要是由于Hg2+和HgP的占比較大；RHAC-Br的除汞性能與商用活性炭（CAC-Br）相當(dāng)。在75t/h工業(yè)循環(huán)流化床鍋爐系統(tǒng)中進(jìn)行的工業(yè)試驗(yàn)結(jié)果表明，注入RHAC-Br和注入CAC-Br的脫汞效率相當(dāng)，驗(yàn)證了溴化生物質(zhì)活性炭可以作為溴化活性炭在大型燃煤鍋爐系統(tǒng)中的有效替代吸附劑。

目前，活性炭煙道噴射吸附脫汞技術(shù)在工程應(yīng)用中有著良好的表現(xiàn)，但也存在著一定的問題，具體體現(xiàn)在：活性炭在使用過程中不斷被消耗，這樣會(huì)增加運(yùn)行成本，且吸附汞的活性炭存在二次污染等問題；在處理吸附了汞的活性炭的過程中，會(huì)增加除塵系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)；煙氣中硫含量較高時(shí)，往往脫汞效果會(huì)受到影響。據(jù)美國國家環(huán)境保護(hù)局估算，若將脫汞效率控制在90%，那么每脫除1kg汞大約需11 023～61 728美元的資金投入。圖1為活性炭煙道噴射脫汞工藝流程示意圖。

圖1 活性炭煙道噴射脫汞示意圖

3.1.2 活性炭纖維

與活性炭相比，活性炭纖維（ACF）是一種新型的優(yōu)質(zhì)脫汞材料，其比表面積高（可達(dá)活性炭的兩倍甚至更高）且孔道豐富，吸附速度快且容量大，脫汞性能優(yōu)異。通過對(duì)活性炭纖維進(jìn)行化學(xué)改性，如在表面負(fù)載鹵素、硫等，可以提高其脫汞性能，但目前對(duì)活性炭纖維脫汞技術(shù)的研究大多還只是停留在實(shí)驗(yàn)室階段。有報(bào)道稱，采用活性炭纖維對(duì)煤粉燃燒尾氣進(jìn)行脫汞試驗(yàn)，在70℃的反應(yīng)條件下，汞的脫除效率達(dá)65%～90%。改性后的活性炭纖維樣品中含有“C=N”和“C=O”基團(tuán)，在一定程度上提高了其脫汞效能。

3.1.3 活性焦

活性焦是一種固體顆粒吸附劑，它以煤炭為主要原料而制成，兼具吸附劑和催化劑兩種功能。和活性炭相比，活性焦的制備原料來源更為廣泛，且價(jià)格更為低廉，是一種較有潛力的脫汞吸附劑。但總體來說，活性焦的脫汞效率與活性炭的脫汞效率相比，仍存在一定差距。

3.2 粉煤灰吸附劑

近年來粉煤灰脫汞吸附劑被廣泛研究，其價(jià)格低廉，來源廣泛。煤粉燃燒產(chǎn)生的粉煤灰顆粒粒徑小，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，其含有的金屬化合物可以將元素態(tài)Hg0氧化為Hg2+，含有的未燃盡碳可以將Hg2+吸附吸收，達(dá)到脫汞的目的。粉煤灰中未燃盡的碳含量越高，其吸附汞的能力越強(qiáng)。此外，粉煤灰的脫汞能力還與其比表面積、孔隙率和粒徑分布相關(guān)，采用Cl、S、I和Br等元素進(jìn)行預(yù)處理，也可在一定程度上提高粉煤灰的脫汞性能。

Wang等人[2]在固定床反應(yīng)器和程序升溫分解技術(shù)（TPDT）基礎(chǔ)上，研究了粉煤灰表面吸附/氧化汞的機(jī)理，以及粉煤灰中含有的有機(jī)和無機(jī)成分對(duì)汞的吸附的不同作用。研究表明，粉煤灰在汞的氧化和吸附過程中起著重要的作用。粉煤灰經(jīng)650℃預(yù)處理后，表面殘留的Cl元素有助于汞的氧化和吸附，其非均相氧化過程已被證實(shí)符合Eley-Rideal機(jī)制；粉煤灰中未燃盡的碳（UBC）對(duì)于汞的氧化和粉煤灰的吸附也有著重要作用。此外，粉煤灰中的Al2O3、Fe2O3和TiO2也能夠吸附汞，在這些化合物中，Al2O3表現(xiàn)出最大的吸附容量，但在CaO和MgO的表面上沒有發(fā)生汞的吸附，以上5種金屬氧化物中，煙氣組成對(duì)其吸附汞的能力沒有影響。

3.3 鈣基吸附劑

鈣基脫汞吸附劑材料主要有氧化鈣、氫氧化鈣、碳酸鈣和硫酸鈣等，其價(jià)格低、易于獲得。傳統(tǒng)的鈣基材料可以對(duì)SO2和Hg2+實(shí)現(xiàn)有效吸收，對(duì)Hg2+的吸附效率可達(dá)85%以上，但對(duì)元素態(tài)Hg0的脫除能力有限，所以目前的研究主要集中在如何提高鈣基吸附劑對(duì)Hg0的吸附能力。

常見的鈣基吸附劑改性方法主要包括：提高吸附劑的比表面積和改進(jìn)其孔隙結(jié)構(gòu)，提高吸附劑的堿性和氧化性，通過鹵化物對(duì)吸附劑表面的官能團(tuán)進(jìn)行改進(jìn)等。但目前對(duì)鈣基吸附劑的改性機(jī)理和作用機(jī)制方面的研究并不是十分成熟，總體來說，鈣基吸附劑對(duì)汞的脫除能力有限。有報(bào)道顯示，在使用石灰、熟石灰混合物，或者使用熟石灰、粉煤灰混合物進(jìn)行Hg0的脫除試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)鈣基吸附劑中SO2的存在有利于汞的脫除。當(dāng)加入0.08%的SO2時(shí)，Hg0的脫除效率可增加15%～20%；當(dāng)鈣基吸附劑中不含SO2時(shí)，汞的吸附效率較低。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，溫度的提高有利于鈣基吸附劑對(duì)汞的吸附脫除。

3.4 金屬吸附劑和磁性吸附劑

金屬脫汞吸附劑是利用金屬與汞發(fā)生反應(yīng)形成合金等的作用機(jī)理來進(jìn)行脫汞，Pd、Pt、Au和Ag等貴金屬元素對(duì)汞都有很好的吸附能力。這種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)是可以在較高溫度下實(shí)現(xiàn)汞的脫除，吸附汞后的金屬易再生，可實(shí)現(xiàn)汞的回收利用，無二次污染。但這種脫汞技術(shù)的成本相對(duì)較高。

此外，還可通過金屬氧化物或硫化物吸收法實(shí)現(xiàn)對(duì)汞的脫除，相比于金屬脫汞吸附技術(shù)，該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于成本較低。李海龍等人[3]發(fā)明了一種金屬硫化物脫汞劑，用于洗滌脫除煙氣中的汞。該發(fā)明將脫汞劑加入到煙氣洗滌設(shè)備或濕法除塵設(shè)備中，將Hg0轉(zhuǎn)化為Hg2+，再固定為硫化汞，最后實(shí)現(xiàn)煙氣中汞的高效脫除。在初始Hg0濃度為（100±1）μg/m3、純N2氣氛下，10h內(nèi)金屬硫化物脫汞劑對(duì)Hg0的脫除效率可達(dá)99.2%。

為避免汞的二次污染，還可在除塵設(shè)備的前端噴射磁性金屬脫汞劑脫汞。采用該技術(shù)，吸附汞后的脫汞劑被除塵器過濾后，可通過磁分選的方式將含汞的吸附劑分選出來，然后通過加熱將汞與吸附劑脫離，進(jìn)而解決汞向環(huán)境中遷移的問題。

Duan[4]等人制備了一種新型的基于HNTs的多功能核殼結(jié)構(gòu)吸附劑——CuCl2-HNTs包覆的磁性微球（SiO2@Fe3O4）吸附劑，并首次應(yīng)用于煙氣中Hg0的去除。該吸附劑的核殼結(jié)構(gòu)阻止了復(fù)合材料的聚集，但保持了它們的磁性，使得此吸附劑可以很容易被分離，并能通過外部磁場(chǎng)重復(fù)使用。此外，這個(gè)特殊的核殼結(jié)構(gòu)也顯著提高了復(fù)合材料的吸附能力，使CuCl2改性的HNTs能分散在制備的磁性微球上。用動(dòng)力學(xué)模型對(duì)該吸附劑吸附性能進(jìn)行綜合研究和擬合，結(jié)果表明，吸附劑吸附過程依次為表面吸附、顆粒擴(kuò)散和化學(xué)吸附，具有良好的耐SO2性能，Cu+、Cl-和晶格氧是去除Hg0的關(guān)鍵成分。為了進(jìn)一步了解其可能的機(jī)理，Duan[4]等人利用自制的程序升溫分解（TPD）在線耦合系統(tǒng)，對(duì)廢吸附劑上的汞進(jìn)行了研究，并進(jìn)行了X射線光電子能譜分析。結(jié)果表明，吸附的汞主要為Hg0、HgO和HgCl2。

3.5 礦物類吸附劑

常用的礦物類汞吸附劑有膨潤(rùn)土、蛭石、生物質(zhì)半焦、高嶺土、海泡石、硅藻土、沸石和凹凸棒土等，以其比表面積大、吸附能力強(qiáng)、價(jià)格低、儲(chǔ)量大和環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)受到科研工作者的廣泛關(guān)注。

Liu[5]等人制備了8種改性硅藻土吸附劑，用于固定床反應(yīng)器，模擬工業(yè)煙氣工況脫除元素態(tài)Hg0。這些硅藻土吸附劑改性后，比表面積均有所增加，最大的增加到了12倍，其脫汞性能得到很大提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在140℃的最佳反應(yīng)溫度條件下，改性硅藻土吸附劑的脫汞效率可達(dá)91%。研究還發(fā)現(xiàn)，氧氣和氯化氫的存在促進(jìn)了汞的去除，單獨(dú)NO的存在也對(duì)汞的去除有重要作用。

4 氧化吸收脫汞技術(shù)

將元素態(tài)Hg0轉(zhuǎn)化為化合態(tài)Hg2+，是從燃煤煙氣中消除汞的最重要步驟之一。氧化吸收脫汞技術(shù)的原理是，先用氧化劑將Hg0氧化為Hg2+，之后再用液體等吸收劑將Hg2+吸收。制約該技術(shù)發(fā)展應(yīng)用的主要因素包括：汞的氧化效率不高，吸收過程中受到不同形態(tài)汞的影響，以及吸收汞的溶液可能與汞再次分離。常用的氧化劑包括臭氧、氯化物、雙氧水、Fenton試劑等，常用的氧化方法有光電氧化等方法。

采用次氯酸鉀作為氧化劑來氧化煙氣中的單質(zhì)汞的研究報(bào)道顯示，反應(yīng)溫度的提高會(huì)抑制氧化還原放熱反應(yīng)，降低Hg0的溶解度，加快KClO的分解和降低其脫汞性能；Hg0濃度的提高會(huì)提高脫汞效率，但隨著汞濃度的繼續(xù)提高，反應(yīng)限速步驟從氣膜轉(zhuǎn)向液膜，汞脫除率反而降低。

Cao[6]等人研究了一種新型擴(kuò)散電化學(xué)復(fù)合高級(jí)氧化反應(yīng)器，為煙氣中單質(zhì)汞Hg0的去除提供了可能，并表現(xiàn)出良好的性能。Cao等人將紫外光引入電催化體系，形成紫外光電氧化體系，增強(qiáng)其對(duì)Hg0的去除能力，使其去除率可達(dá)65%。在紫外光電聯(lián)合氧化系統(tǒng)中，Hg0被波長(zhǎng)為253.7nm的UV燈激發(fā)，其中高純氮?dú)庵泻械姆浅Ｉ倭康难?，仍然可以參與Hg0的氧化反應(yīng)。除了紫外光電聯(lián)合氧化系統(tǒng)脫汞外，還可以在簡(jiǎn)單的電解系統(tǒng)中引入Fenton法脫汞。這兩種組合系統(tǒng)均能提高Hg0的去除效率。Cao等人還采用SEM、BET、接觸角和透氣性等手段對(duì)電化學(xué)GDE進(jìn)行了表征，探討了電化學(xué)法和高級(jí)氧化法工藝（Fenton法和UV光照法）在系統(tǒng)內(nèi)或單獨(dú)串聯(lián)時(shí)的不同影響因素，結(jié)合實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和理論推導(dǎo)研究了電化學(xué)和高級(jí)氧化聯(lián)合工藝去除氣態(tài)元素汞的機(jī)理。研究表明，電化學(xué)偶聯(lián)脫汞技術(shù)與其他高級(jí)氧化脫汞技術(shù)均是很有發(fā)展前途的脫汞技術(shù)。

5 協(xié)同脫汞技術(shù)

目前我國大多數(shù)有工業(yè)污染物排放的工廠都裝有除塵、脫硫和脫硝裝置，可以考慮采用現(xiàn)有的環(huán)保設(shè)施對(duì)汞進(jìn)行協(xié)同脫除。例如，布袋除塵設(shè)備和濕法脫硫設(shè)備可有效去除顆粒態(tài)HgP；濕式電除塵設(shè)備可以有效去除顆粒態(tài)HgP和Hg2+；SCR脫硝系統(tǒng)中的脫硝催化劑可以將Hg0催化氧化成Hg2+，有利于提高后續(xù)濕法脫硫設(shè)備等的脫汞效率。

5.1 脫硝裝置對(duì)煙氣中汞的脫除

原理上，采用SCR脫硝裝置不能降低煙氣中汞的總量，但脫硝催化劑可以在一定程度上將元素態(tài)Hg0氧化為Hg2+，促進(jìn)后續(xù)除塵脫硫等環(huán)保設(shè)備對(duì)汞的去除。通過對(duì)國內(nèi)安裝有SCR設(shè)備的工廠進(jìn)行汞濃度的測(cè)試，發(fā)現(xiàn)通過SCR脫硝裝置后，可以顯著降低煙氣中Hg0的濃度而提高Hg2+的濃度。

一般認(rèn)為，SCR脫硝系統(tǒng)中，氮氧化物的還原和Hg0的氧化不是在同一個(gè)區(qū)域內(nèi)完成的。氮氧化物的還原，是在SCR脫硝設(shè)備的入口段發(fā)生，這個(gè)位置的氨氣濃度高，易發(fā)生氮氧化物催化還原反應(yīng)。Hg0的氧化反應(yīng)，一般是在脫硝設(shè)備的尾段發(fā)生，具體反應(yīng)過程為，Hg0在脫硝催化劑表面活性位點(diǎn)上被吸附，然后與煙氣中的O2發(fā)生反應(yīng)，被氧化為Hg2+后，從催化劑表面脫附?？捎糜诠趸腟CR催化劑有釩基、錳基和銅基催化劑等，呂小林等人[7]發(fā)現(xiàn)，還可以利用廢棄脫硝催化劑氧化脫除汞。圖2為SCR脫汞位置示意圖。

圖2 SCR脫汞位置示意圖

李云濤等人[8]公開了一種氧化單質(zhì)汞的脫硝催化劑及其制備方法。具體方法為，將采用浸漬法制備的，由TiO2負(fù)載的V2O5作為催化劑，并進(jìn)行溴摻雜改性。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過改性可以顯著提高催化劑對(duì)汞的氧化能力，在320℃的反應(yīng)條件下，改性催化劑可以將76%的單質(zhì)汞氧化，并且其脫硝效率基本保持不變。改性催化劑可以同時(shí)用于煙氣中氮氧化物的脫除和汞的氧化去除，有較強(qiáng)的工業(yè)化價(jià)值。

Zhang[9]等人制備了MnOx/TiO2催化劑，用于NOx的還原和Hg0的氧化性能測(cè)試。Zhang[9]等人發(fā)現(xiàn)，該催化劑在SCR脫硝的反應(yīng)氣氛下，表現(xiàn)出了較好的NO還原性能和Hg0的氧化性能。脫硝反應(yīng)氣氛下，水和SO2的存在，會(huì)在一定程度上抑制催化劑的活性，而元素態(tài)Hg0的存在，對(duì)NO的轉(zhuǎn)化率和脫硝的影響不大。在300℃的反應(yīng)條件下，SCR的反應(yīng)氣氛對(duì)Hg0的氧化基本沒有抑制影響。

采用脫硝裝置協(xié)同脫汞，對(duì)于我國當(dāng)前的國情來說，是最有優(yōu)勢(shì)，也是最具發(fā)展?jié)摿Φ墓刂萍夹g(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵是要開發(fā)出高活性的汞氧化催化劑，同時(shí)使其不影響脫硝的效率?，F(xiàn)有商用釩基SCR催化劑，對(duì)將Hg0氧化為Hg2+有一定效果，如果在此基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化篩選，在保證其脫硝效果的同時(shí)，提高其脫汞性能，將可以大大降低脫汞催化劑的研發(fā)周期及投入。但目前對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的報(bào)道，大多仍處在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段，評(píng)價(jià)狀況與實(shí)際工業(yè)應(yīng)用工況仍有較大差異，因此SCR脫硝裝置是否可直接用于煙氣脫汞還有待考察驗(yàn)證。

5.2 除塵裝置對(duì)煙氣中汞的脫除

布袋除塵裝置（FF）和電除塵（ESP）裝置是最常用的兩種除塵裝置，二者對(duì)顆粒態(tài)HgP都有很好的去除效果，而對(duì)單質(zhì)汞的脫除效率則欠佳，這是因?yàn)轭w粒態(tài)HgP一般吸附在煙塵表面，容易被除塵設(shè)備過濾掉。布袋除塵器對(duì)顆粒態(tài)HgP的脫除效率略高于電除塵器，對(duì)單質(zhì)汞的脫除效率略低于電除塵器，這是因?yàn)殡姵龎m器可以將一部分Hg0氧化成Hg2+而促進(jìn)汞的脫除。對(duì)于除塵設(shè)備前端布置有SCR脫硝設(shè)備的處理工藝，脫硝催化劑可以促進(jìn)元素汞的氧化，因此脫汞效率會(huì)更高。

5.3 脫硫裝置對(duì)煙氣中汞的脫除

目前，煙氣脫硫裝置采用濕法脫硫者居多，脫硫裝置協(xié)同脫汞主要體現(xiàn)在對(duì)于Hg2+的吸收脫除。這是因?yàn)镠g2+與Hg0相比，更易溶于溶液中。煙氣通過濕法脫硫裝置后，Hg2+大部分被脫除，而元素態(tài)Hg0的量基本不變。因此，脫硫裝置脫汞效率的高低，取決于Hg2+在總汞中所占的比例。脫硫系統(tǒng)協(xié)同脫汞的效率，一般認(rèn)為在50%～90%。目前，該技術(shù)的主要難點(diǎn)是，如何降低脫汞過程中，Hg2+的還原導(dǎo)致的元素態(tài)Hg0二次釋放的問題。

5.4 硫化氫協(xié)同脫除煙氣中汞的技術(shù)

張華偉[10]等人發(fā)明了一種協(xié)同脫除垃圾氣化污染物中硫化氫和單質(zhì)汞的催化劑的制備方法，發(fā)明人首先采用MCM-41分子篩引入疏水基團(tuán)SiH4，對(duì)分子篩進(jìn)行表面改性；去除模板劑后，引入-SH基團(tuán)，制備改性分子篩載體；然后將La、Ce和Fe的鹽溶液負(fù)載在改性分子篩載體上，干燥焙燒得到復(fù)合材料催化劑后，可用于硫化氫和Hg0的協(xié)同脫除。在150～200℃的溫度范圍內(nèi)，該催化劑具有較好的吸附和再生能力，可實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同脫除H2S和Hg0。

總體來說，采用協(xié)同技術(shù)在脫硫、脫硝或除塵的過程中，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)汞的脫除，汞的轉(zhuǎn)化脫除率高，可滿足國標(biāo)排放要求。但目前面臨的問題是，脫除掉的汞進(jìn)入脫硫石膏或粉煤灰中后，存在二次污染問題。協(xié)同技術(shù)未從根本上實(shí)現(xiàn)汞的脫除，會(huì)額外增加后續(xù)處理成本，并且汞的脫除效果受工況條件的影響較大。

6 其他脫汞技術(shù)

除上述介紹的脫汞技術(shù)外，有報(bào)道的還有一些其他的新型脫汞技術(shù)，如光催化氧化脫汞技術(shù)、等離子體脫汞技術(shù)、光化學(xué)脫汞技術(shù)等。

6.1 光催化氧化脫汞技術(shù)

光催化氧化脫汞技術(shù)的原理一般是，在紫外光的照射下，通過光催化劑進(jìn)行汞的脫除，主要是將元素態(tài)Hg0進(jìn)行氧化，促進(jìn)后續(xù)汞的吸收。與其他技術(shù)相比，該技術(shù)成本低、無污染且汞脫除效率較高，汞氧化效率甚至可以達(dá)到85%。光催化氧化脫汞技術(shù)一般采用二氧化鈦?zhàn)鳛楣獯呋瘎?，但采用光催化氧化技術(shù)進(jìn)行脫汞，存在處理風(fēng)量小、能耗高和成本投入高的問題，限制了其大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

Shen[11]等人合成了二氧化鈦光催化劑，并在較高溫度的反應(yīng)條件下，在實(shí)驗(yàn)室模擬了工業(yè)煙氣工況，對(duì)其進(jìn)行了脫汞性能測(cè)試。試驗(yàn)結(jié)果表明，在波長(zhǎng)254nm的紫外燈照射的條件下，光催化劑對(duì)于汞的氧化效果較好，如在400℃條件下進(jìn)一步煅燒，煅燒后效果還會(huì)有一定的提高。該研究還采用一步水熱法合成了碘摻雜Bi2WO6復(fù)合材料，并在可見光照射下，考察了碘摻雜催化劑對(duì)光催化氣相元素態(tài)Hg0的去除效率的影響。結(jié)果表明，在N2+O2+CO2和N2+O2+CO2+SO2+NO條件下，1.0%（重量）碘摻雜Bi2WO6對(duì)Hg0的去除率分別為87.6%和97.5%。碘摻雜Bi2WO6光催化活性的提高，是由于其導(dǎo)帶勢(shì)能降低，電子-空穴對(duì)的復(fù)合速率降低，以及電荷轉(zhuǎn)移加速而造成的。密度泛函理論計(jì)算表明，碘摻雜在（WO4）2層中，氧化后的HgO能夠吸附在碘摻雜的Bi2WO6表面，其OBi位點(diǎn)對(duì)HgO的吸附較弱，最有利于HgO的解吸。

6.2 等離子體脫汞技術(shù)

低溫等離子體技術(shù)是環(huán)保領(lǐng)域的新興技術(shù)之一，近年來受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注，該技術(shù)主要包括脈沖電暈放電技術(shù)和介質(zhì)阻擋放電等離子體技術(shù)等。其脫汞的主要原理是，分子和原子在放電過程中被電離，形成大量自由基團(tuán)、活性粒子和高能電子等，進(jìn)而將Hg0轉(zhuǎn)化為Hg2+，促進(jìn)汞的最終脫除。該技術(shù)的汞轉(zhuǎn)化率較高，無廢渣和廢液產(chǎn)生，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、操作方便和反應(yīng)過程容易控制等優(yōu)點(diǎn)，但是系統(tǒng)的穩(wěn)定性較差且電耗高，對(duì)于煙氣成分復(fù)雜的體系不太適用，此外還要考慮射線防護(hù)等問題。

Wang[12]等人在室溫下，使用電介質(zhì)阻擋層放電（DBD）非熱等離子體（NTP）技術(shù)，研究了測(cè)試不同煙氣成分（如氧氣、水分、HCl、NO和SO2）對(duì)汞元素氧化的影響。結(jié)果表明，包括O、O3和OH在內(nèi)的活性自由基，均會(huì)促進(jìn)元素汞的氧化；在模擬煙氣中，在O2含量為5%，放電電壓3.68kV條件下，觀察到約90.2%的Hg0被氧化；實(shí)驗(yàn)表明，放電電壓、O2含量和H2O含量的增加，均可單獨(dú)提高汞的氧化速率。在該測(cè)試中，還觀察到汞氧化的最佳水分含量約為0.74%（體積）；等離子體放電過程中產(chǎn)生的氯原子、氯化氫可以促進(jìn)汞的氧化；NO和SO2對(duì)汞的氧化均有抑制作用，這可歸因于O3和O的競(jìng)爭(zhēng)性消耗。

7 結(jié)語

隨著全球?qū)Νh(huán)境的日益重視和我國汞排放標(biāo)準(zhǔn)與國際的接軌，將來工業(yè)煙氣的排放勢(shì)必會(huì)實(shí)施更為嚴(yán)格的汞排放標(biāo)準(zhǔn)。目前，國內(nèi)外學(xué)術(shù)界和工業(yè)界對(duì)煙氣脫汞技術(shù)進(jìn)行了大量詳實(shí)的研究，并取得了一些成果，尤其是活性炭噴射脫汞技術(shù)，在工業(yè)上一定范圍內(nèi)已有應(yīng)用。但總體來講，各種脫汞技術(shù)仍存在著投資運(yùn)行費(fèi)用高、脫汞效率低和易產(chǎn)生二次污染等問題。因此，開發(fā)更高效率、低成本的脫汞技術(shù)和設(shè)備尤為重要，是未來的研究方向，特別是可以考慮利用現(xiàn)有煙氣凈化裝置，如脫硝設(shè)備、脫硫設(shè)備和除塵設(shè)備等，通過合理改進(jìn)，使之具備實(shí)用的脫汞功能。