本文選題：汞 + 還原　； 參考：《湘潭大學(xué)》2015年碩士論文

【摘要】：汞對(duì)環(huán)境的污染引起了國(guó)內(nèi)外廣泛關(guān)注,而燃煤煙氣排放的汞是最主要的大氣汞污染源之一。鈣基濕法煙氣脫硫系統(tǒng)(Wet Flue Gas Desulfurization,WFGD)具有能協(xié)同脫除燃煤煙氣中50-95%的Hg2+的潛力,但是在一定條件下,被WFGD系統(tǒng)捕獲的Hg2+又會(huì)被還原為Hg0,導(dǎo)致WFGD脫汞效率降低,造成二次污染。這一現(xiàn)象成為當(dāng)前利用已有煙氣凈化裝置協(xié)同凈化汞污染控制的突出難點(diǎn)問(wèn)題。本文針對(duì)鈣基濕法脫硫系統(tǒng)中Hg2+易被還原為Hg0再釋放的現(xiàn)象,在實(shí)驗(yàn)室模擬條件下對(duì)影響汞還原的主要因素進(jìn)行研究,探討各因素對(duì)汞還原的影響效果,初步探索了Hg2+在濕法脫硫系統(tǒng)中的還原機(jī)制,以期對(duì)鈣基濕法脫硫裝置協(xié)同控制汞污染的工藝和操作優(yōu)化提供有價(jià)值的參考。在實(shí)驗(yàn)室模擬濕法煙氣脫硫漿液環(huán)境中,考察了pH值、溫度、Cl-、SO32-、Ca2+等因素對(duì)Hg2+還原的影響。結(jié)果表明,升高溫度、降低pH促進(jìn)了汞還原;而過(guò)量SO32-會(huì)與Hg2+形成比HgSO3穩(wěn)定的絡(luò)合物Hg(SO3)22-,從而難以釋放出Hg0;加入Cl-會(huì)明顯抑制Hg2+還原,Ca2+與SO32-形成難溶的CaSO3,消耗過(guò)量的SO32-,一定程度上促進(jìn)汞還原。基于單因素影響的實(shí)驗(yàn)研究,采用Box-Behnken響應(yīng)曲面法和Design Expert 8.0.6軟件設(shè)計(jì)4因素3水平實(shí)驗(yàn)方案,獲得不同條件下濕法脫硫系統(tǒng)中二價(jià)汞的還原率。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元化擬合,得到脫硫漿液中Hg2+還原率對(duì)溫度(A)、pH(B)、Cl-(C)、SO32-(D)的多元回歸預(yù)測(cè)模型。二因素交互作用對(duì)汞還原率影響的響應(yīng)面分析表明,溫度的升高使得Hg2+→Hg0反應(yīng)加快,促進(jìn)Hg2+還原;而Cl-與SO32-濃度交互作用較為顯著,隨著Cl-與SO32-濃度的增加,Hg2+的還原率減小。通過(guò)考察接觸時(shí)間、pH、反應(yīng)溫度、初始汞濃度和石膏含量等對(duì)溶液中汞濃度的影響,分析對(duì)比石膏對(duì)汞的攝入能力,并結(jié)合模擬吸附等溫線、動(dòng)力學(xué)進(jìn)一步探討石膏與汞的親和性。結(jié)果表明:石膏結(jié)晶過(guò)程中本身對(duì)汞有一定吸附、沉積包裹作用;石膏對(duì)汞的攝取量隨時(shí)間的增長(zhǎng)而增加并于18h趨于平緩,基本符合二級(jí)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型;在堿性條件下,石膏對(duì)汞有較高的攝取量,pH=13時(shí),攝取量最大為8.72ug/g,且隨石膏含量的增大而減小;pH=6時(shí),石膏與汞的親和性在一定范圍內(nèi)(Hg2+濃度為60-1000ug/L)與Langmuir EXT1模型有良好的一致性。結(jié)合XPS分析,揭示同時(shí)含有石膏與亞硫酸根的漿液中汞的還原機(jī)理主要是Hg2+與SO32-形成汞-硫絡(luò)合物,最終釋放出Hg0。對(duì)濕法脫硫系統(tǒng)中二價(jià)汞還原過(guò)程的基本反應(yīng)式進(jìn)行了熱力學(xué)計(jì)算,判斷還原反應(yīng)可以進(jìn)行,且反應(yīng)限度很深。
[Abstract]:The pollution of mercury to the environment has aroused widespread concern at home and abroad, and mercury emitted from coal-fired flue gas is one of the most important sources of atmospheric mercury pollution. Wet Flue Gas Desulfuration WFGDhas the potential of synergistic removal of 50-95% Hg2 from coal-fired flue gas, but under certain conditions, Hg2 captured by WFGD system will be reduced to Hg0, resulting in lower removal efficiency and secondary pollution of WFGD. This phenomenon has become an outstanding and difficult problem of mercury pollution control by using existing flue gas purifying devices. In view of the phenomenon that Hg _ 2 is easily reduced to Hg _ 0 rerelease in calcium based wet desulfurization system, the main factors affecting mercury reduction are studied in laboratory simulation, and the effects of various factors on mercury reduction are discussed. The reduction mechanism of Hg _ 2 in wet desulfurization system was preliminarily explored in order to provide a valuable reference for the process and operation optimization of calcium based wet desulfurization plant for mercury pollution control. In the laboratory simulation of wet flue gas desulphurization slurry environment, the effects of pH value and temperature of Cl-so _ 2-O _ 2 Ca _ 2 on Hg _ 2 reduction were investigated. The results showed that increasing temperature and decreasing pH promoted mercury reduction. However, excess SO32- can form a stable complex of Hg2 with HgSO3, which is difficult to release from Hg0.The addition of Cl- can obviously inhibit the formation of insoluble CaSO3 from Hg2 reduction Ca 2 and SO32-, consume excess SO32-and promote mercury reduction to a certain extent. Based on the experimental study of single factor effect, a four-factor and three-level experimental scheme was designed by using Box-Behnken response surface method and Design expert 8.0.6 software. The reduction rate of mercury in wet desulfurization system was obtained under different conditions. The multivariate regression prediction model of Hg2 reduction rate in desulphurized slurry was obtained by multivariate fitting of experimental data. The response surface analysis of the effect of two-factor interaction on mercury reduction rate shows that the increase of temperature accelerates the Hg _ 2 reduction and accelerates the reduction of Hg _ 2, while the interaction between Cl- and SO32- concentration is significant, and the reduction rate of Hg _ 2 decreases with the increase of Cl- and SO32- concentration. The effects of contact time pH, reaction temperature, initial mercury concentration and gypsum content on mercury concentration in solution were investigated, and the absorption capacity of gypsum to mercury was analyzed and compared with simulated adsorption isotherm. The affinity of gypsum to mercury was further investigated by kinetics. The results show that the gypsum itself adsorbs and deposits mercury in the crystallization process, and the amount of mercury absorbed by gypsum increases with time and tends to be gentle at 18 h, which basically accords with the kinetic model of second-order reaction. Gypsum has a high mercury uptake pH = 13:00, and the maximum uptake is 8.72ugr / g, and decreases with the increase of gypsum content (pH = 6). The affinity of gypsum to mercury is 60-1000ugr / L in a certain range, which is in good agreement with Langmuir EXT1 model. Combined with XPS analysis, it was revealed that the reduction mechanism of mercury in the slurry containing gypsum and sulfite is that Hg _ 2 and so _ (32)-form mercury-sulfur complex, and finally release Hg _ (0). The thermodynamic calculation of the basic reaction formula of the divalent mercury reduction process in the wet desulfurization system is carried out, and it is judged that the reduction reaction can be carried out and the reaction limit is very deep.
【學(xué)位授予單位】：湘潭大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：X701

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本文編號(hào)：2017237