【摘要】：燃煤電廠煙氣中汞的排放受到了世界各國研究者的關注。吸附劑噴射法已成為具有發(fā)展前景的燃煤煙氣污染控制技術之一,而降低成本、提升效率是影響該技術應用的關鍵內(nèi)容。火電廠燃煤煙氣具有高溫低氧的氣氛條件,將生物質(zhì)顆粒送入后,可以在此氣氛條件下制備成生物焦,并在隨后適宜的條件下,吸附煙氣中的汞,實現(xiàn)對電廠煙氣中汞的脫除。由于生物焦的制備吸附過程是非等溫過程,因此有必要研究非等溫制備生物焦的汞吸附特性。通過對不同粒徑核桃殼生物質(zhì)在不同溫度下熱解制備生物焦的研究,發(fā)現(xiàn)58-75μm粒徑生物質(zhì)制備生物焦吸附效果最佳,因此選取此粒徑生物質(zhì)為研究對象。在氮氣氣氛下,選取了5℃/min、10℃/min、15℃/min和等溫制備四種升溫條件,以及400℃、600℃、800℃和1000℃四種熱解終溫,研究了熱解溫度條件對生物焦微觀特性的影響。同時選取了3%、5%、7%氧氣濃度和10%、15%、20%二氧化碳濃度,研究了制備氣氛對生物焦微觀特性影響。結(jié)果表明,隨著熱解溫度的變化,生物焦表面官能團含量逐漸減少,孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)先升高后降低,600℃最佳,600℃等溫制備BET比表面積為150.261 m~2/g;升溫速率的變化,會導致孔隙結(jié)構(gòu)的變化,原因是變溫產(chǎn)生的熱應力。隨著氧氣濃度的提高生物焦表面官能團數(shù)量不斷減少,說明氧氣能促進生物質(zhì)熱解;孔隙結(jié)構(gòu)參數(shù)則先降低后升高,7%濃度制備生物焦孔隙結(jié)構(gòu)最佳,BET比表面積為195.897m~2/g,說明生物質(zhì)熱解過程中,孔隙發(fā)展經(jīng)歷產(chǎn)生、擴大、連通、坍塌過程,因此呈現(xiàn)波動變化。二氧化碳的影響規(guī)律與氧氣類似,但影響幅度較小。汞的吸附特性結(jié)果表明,熱解終溫從400℃提高到600℃,生物焦吸附效果有了顯著的提高,800℃時出現(xiàn)一定程度下降,1000℃有明顯降低。不同升溫速率制備生物焦吸附效果有一定差異,與其微觀特性的不同有關,一般10℃/min升溫速率最佳。最佳變溫熱解條件為600℃熱解終溫、10℃/min升溫速率,10000s累計吸附量達1500ng/g。隨著制備氧氣濃度的提高,生物焦汞吸附性能先降低后升高;而二氧化碳氣氛下,汞吸附性能先降低后升高再降低。本文研究了不同吸附條件下生物焦的汞吸附特性。汞濃度的增大初期會提高生物焦的汞吸附容量,濃度繼續(xù)增大,吸附容量趨于穩(wěn)定,符合吸附等溫方程。溫度的增大能顯著降低生物焦汞吸附容量,150℃相比50℃,3000s累計吸附量降低了76.34%,說明生物焦對汞的吸附以物理吸附為主。氧氣的存在能部分促進生物焦的汞吸附性能,7%濃度相比0%濃度,10000s累計吸附量提高了28.87%,原因一方面是氧氣能增加生物焦表面官能團,另一方面是促進單質(zhì)汞的氧化,從而提高生物焦汞吸附能力。二氧化硫會與單質(zhì)汞發(fā)生競爭吸附,因此會降低生物焦汞吸附能力,濃度為2000mg/m~3時,相比0%濃度,7000s累計吸附量降低了66.27%。由于二氧化碳非極性分子之間的色散力與活性炭表面原子相互作用變?yōu)闃O性分子,可以促進單質(zhì)汞的轉(zhuǎn)化,因此能顯著促進生物焦汞吸附能力,20%濃度相比0%濃度,10000s累計吸附量提高了90.67%。
【學位授予單位】：太原理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK6

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