活性炭-烟气脱汞过程中活性炭喷射量的影响因素
活性炭吸附溶解性有机质的影响因素及其活性炭的再生方法
活性炭吸附溶解性有机质的影响因素及再生方法刁冬雪孔彦飞张钢洋姚新会尚培渊（黄河水利职业技术学院环境与化学工程系应用化工1102班）摘要：本文从活性炭表面基因、吸附质性质、吸附质的分子结构、外界条件（PH值、温度、接触时间）等方面对活性炭吸附溶解有机质进行论述及其活性炭的再生方法。
关键词：活性炭吸附溶解性有机质影响因素活性炭的再生Activated carbon adsorption of dissolved organic matter effect factors and regeneration methodDiao Dongxue, Kong Yanfei, Zhang Gangyang, Yao Xinhui, Shang Peiyuan（Yellow River Conservancy Technical Institute, environmental and chemical engineering the application of chemical class 1102 ）Abstract：This article from the surface of the activated carbon adsorbent, adsorption properties of gene, molecular structure, quality of external conditions ( pH, temperature, time of contact ) and other aspects of the activated carbon adsorption of dissolved organic matter were discussed and its regeneration methods of activated carbon.Key word: Activated carbon adsorption , dissolved organic matter, Influence factors, Regeneration of activated carbon引言活性炭是用木材、煤、果壳等含碳物质在高温缺氧条件下活化制成，它具有巨大的比表面积（500-1700m2/g）。
载溴活性炭去除烟气中的单质汞
中国环境科学 2006,26(3)：257~261 China Environmental Science 载溴活性炭去除烟气中的单质汞孙巍,晏乃强*,贾金平(上海交通大学环境科学与工程学院,上海 200240)摘要：为提高活性炭对烟气中单质汞的吸附作用,利用溴对活性炭进行处理.通过对吸附容量和吸附动力学的测试,研究了载溴活性炭对气体中的单质汞的去除行为.结果表明,载溴可使活性炭对单质汞的吸附量显著增加,并加快对单质汞的吸附速率.实验条件下,当载溴量为0.33%时,活性炭对汞的饱合吸附量可增加约80倍,吸附容量达0.2mg/g;相对吸附系数增加了约40倍.溴负载量越高,吸附强化作用越显著.温度升高,载溴活性炭的吸附能力略有下降,烟气中的二氧化硫对单质汞的吸附速率略有抑制作用.关键词：烟气；单质汞；载溴活性炭；化学吸附中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：1000-6923(2006)03-0257-05Removal of elemental mercury in flue gas by brominated activated carbon.SUN Wei, YAN Nai-qiang*, JIA Jin-ping (School of Environmental Science and Engineering, Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240, China).China Environmental Science, 2006,26(3)：257~261Abstract：In order to enhance the capture of elemental mercury in flue gas by activated carbon, activated carbon was impregnated with bromine. Through the test of the capacity and the dynamics of adsorption, the removal behavior of elemental mercury in gas by brominated activated carbon was studied. The bromation could cause the adsorption amount of elemental mercury by the activated carbon increasing markedly and quickening its adsorption rate. Under the test condition, the adsorption amount of mercury by activated carbon could increased about 80 times when the bromination amount was 0.33% and the adsorption capacity reached 0.2mg/g; and the relative adsorption coefficient increased about 40 times. The higher the brominating loading, the more marked the adsorption strengthing. The adsorption capacity of brominated activated carbon dropped slightly with temperature raising, the sorption rate of elemental mercury by SO2 in flue gas had a little inhibition action.Key words：flue gas；elemental mercury；brominated activated carbon；chemisorption燃煤过程中的汞污染控制问题受到广泛关注[1].我国因燃煤所排放的汞量较大,造成的汞污染问题显得相当突出[2,3].燃煤烟气中的汞主要以颗粒汞、气态二价汞(Hg2+)和单质汞(Hg0)3种形式存在[4].根据燃煤性质的不同,Hg0可占烟气中总汞的20%~70%[4,5].由于Hg0易挥发,难溶于水,在烟气处理中较难被去除.燃煤烟气汞污染控制仍缺乏成熟技术[5].目前,美国正加紧相关技术的开发,并取得了一定进展[6,7].其中,活性炭注入法(ACI)占主导地位[8].对ACI技术的研究热点之一是如何对活性炭进行改性,提高其对Hg0的去除效果[9].利用化学物质对活性炭进行负载处理用于烟气除汞,得到了初步探索[9-13].其中,载溴活性炭在国外的初步试验中显示了较好的除汞性能[10,14].然而,关于载溴活性炭除汞性能的基础研究还未见报道.本实验研究了载溴活性炭对烟气中的Hg0的吸附行为,以期为该技术的实际应用提供一定的参考.1材料与方法1.1实验材料活性炭购自Sigma-Aldrich公司,型号为Darco-KB,粒径分布为100~200目.三氯甲烷、单质溴、硫磺、无水硫化钠及氯气均购自Sigma-Aaldrich公司.二氧化硫、一氧化氮及一氧化碳等钢瓶气体购自美国Matheson公司,氮气分别从美国Airgas公司及上海气体公司购买.收稿日期：2005-10-24* 责任作者, 副教授, nqyan@258 中 国 环 境 科 学 26卷1.2 活性炭负载方法利用氮气作为载气,将溴蒸汽输送至盛有一定量活性炭的容器,搅拌以提高溴负载的均匀性.测重法计算溴在活性炭中的负载量.为与载溴活性炭进行对比,制备了负载氯、硫磺及硫化钠的活性炭.氯的负载方法与溴相似;硫磺和硫化钠分别采用浸渍的方法将其负载到活性炭上,其中硫磺以三氯甲烷为溶剂、硫化钠以去离子水为溶剂配制浸渍溶液.浸渍后的活性炭烘干备用. 1.3 实验装置采用2种装置,填充式吸附装置和表面式吸附装置.前者直接将活性炭填充至圆柱形玻璃管中,用石英棉将填充层固定,含汞气流由填充层穿过.该装置具有良好的气-固接触条件,适合用来比较各种活性炭的汞吸附容量.表面式吸附装置为自行组装,使用球形玻璃反应器,带有外层夹套,用于控制吸附温度.利用熔点较高、惰性好的氟化石蜡(Wax-1500)对反应器内壁进行涂布,以防止玻璃表面对汞的吸附[14],并用石蜡作为涂布活性炭粉末的黏结剂.在适当的温度下,由于石蜡的高黏性,而活性炭颗粒较轻,因此被粘住的活性炭颗粒只嵌在石蜡的表面.气流中的汞通过对流或扩散作用与这些颗粒接触而被吸附.相比之下,表面吸附装置的传质-吸附情况与实际ACI 工况更接近.实验所用的气体为现场配制.填充式吸附装置采用连续进气方式,利用蠕动泵将饱和汞蒸汽输送到主气流中,经稀释配成所需浓度的含汞蒸汽.主要烟气组分(如SO 2、NO 等)也通过蠕动泵从吸附装置的上游注入气流中.利用测汞仪(SG921,江苏电分析仪器厂)对进、出吸附装置气体的汞浓度进行在线检测,经数据处理系统(N-2000,浙大智达公司)将测量信号转换.表面式吸附装置采用间歇式进气方式,汞的原位监测方法采用冷原子吸收原理,利用光电转换器(NT54, Edmund)对透过的紫外光的强度进行测量,经标定后得出汞浓度与光吸收强度间的关系,测量装置的时间分辨率可达ms 级.1.4 实验方法填充式装置中填充0.05g 活性炭,温度控制在20~200.℃气体流量控制在300mL/min.所选用的汞浓度约为200μg/m 3.表面式吸附装置中负载的活性炭量约为0.2g.在略为负压的情况下,利用注射器将汞蒸汽或其它气体组分快速注入到反应器中,同时使用原位测量装置快速记录气流中单质汞的浓度-时间曲线,从而可计算单质汞的吸附速率和相关动力学参数.为了便于对Hg 0浓度变化进行原位实时测量,反应器内气体中初始汞蒸汽浓度控制在较高水平,约为1000μg/m 3.由于吸附速率还与气-固接触传质状况有关,又与吸附装置的结构有关.因此,从表面吸附实验所得出的数据,具有相对性,但据此能够对不同吸附剂的性能进行直观比较. 2 结果与讨论2.1 几种负载型活性炭对单质汞的吸附 图1 负载不同物质的活性炭对单质汞的吸附曲线Fig.1 Hg 0 adsorption curve in the packed AC-bedwith various chemicals—◆— 负载Br 2 —■— 负载硫磺 —▲— 负载Na 2S —△— 负载Cl 2 —□— 无负载 —●— Darco-Hg140℃时,利用填充式吸附装置分别对原始活性炭,负载硫磺、硫化钠、氯及溴的活性炭进行对比实验,其负载量均为0.33%(按质量计,下同).由图1可见,原始活性炭仅对Hg 0有微弱吸附作用,1min 左右Hg 0就可达50%穿透.负载硫化钠或硫磺后,对单质汞的吸附能力略有提高, 15min 左右就可达50%穿透.负载氯的活性炭表现出较好的吸附能力,在最初30min 内,对汞的吸附效率3期 孙 巍等：载溴活性炭去除烟气中的单质汞 259接近100%.而载溴活性炭约在90min 内对汞的吸附率均接近100%,吸附能力最好.140℃时,单质硫或S 2-与Hg 0间的化学氧化反应较慢,在气体流过填充层的时间内(约0.02s),对去除Hg 0的贡献很小.同时,这些形态的硫本身对汞的化学吸附也很微弱.而负载在活性炭上的氯或溴则对单质汞具有很好的亲和力,在活性炭表面的催化作用下可很快地进行化学反应,从而形成伴有快速化学反应的吸附过程.由于氯气的沸点较低,在高温情况下易从活性炭表面解吸,因此其除汞效果的持续时间比溴短.此外,实验还将载溴活性炭与目前美国燃煤电厂现场除汞试验中广泛使用的活性炭Darco-Hg(美国Norit America Inc.提供)进行了比较(图1).Darco-Hg 对汞的吸附量高于Darco-KB,但吸附层也很快被穿透,50%的穿透时间约为6min,远比载溴活性炭的效果差. 2.2 溴负载量对单质汞去除的影响图2 载溴量对活性炭的汞吸附能力的影响 Fig.2 Hg 0adsorption curve in the packed AC-bedwith various bromine contents—●— 无Br 2 —◆— 0.017% Br 2 —■— 0.033% Br 2 —▲— 0.066% Br 2 —△— 0.17% Br 2 —□— 0.33% Br 2由图2可见,在填充式吸附装置中,随着溴负载量的增加,对单质汞的吸附能力快速上升,当活性炭的载溴量为0.33%时,汞的饱和吸附量约为0.2mg/g,约为原始活性炭的80倍.在140℃时单质溴与所吸附的单质汞摩尔比大致为20:1.而两者的反应化学计量比为1:1.由此可以推断,在温度较高的吸附过程中,有大部分单质溴从活性炭上解吸而流失.140℃时,填充式吸附装置中溴的利用率仅在5%左右.由于实际烟气中汞与活性炭颗粒的接触时间非常有限,吸附容量的大小并不能直接反映吸附速率的快慢.因此,吸附动力学参数是评价实际吸附过程的重要参数.利用表面式吸附装置对负载量不同的活性炭吸附单质汞的吸附速率进行考察,实验温度为92℃(图3).由图3可见,载溴活性炭不仅对汞的吸附容量增加,且吸附速率也显著增加.未负载溴的活性炭气体中汞的吸附半衰期(即气体中Hg 0浓度从其初始值下降到50%所需要的时间)约为230s,而载溴量为0.33%的活性炭对汞的吸附半衰期约为6s,吸附速率约增加了40倍.而当载溴量为1.20%时,则其半衰期仅为4s.此后,再继续增大溴的负载量,汞的半衰期虽有所下降,但幅度逐渐变缓.图3 表面式吸附装置中的气体单质汞浓度随吸附时间的变化曲线Fig.3 Hg 0 adsorption curve in the coated AC-layerwith various bromine contents—◆— 0.05% Br 2 —■— 0.17% Br 2 —▲— 0.33% Br 2 —△— 1.20% Br 2 —□— 3.20% Br 2 —●— 无Br 2—◇— Darco-Hg由图3还可看出,Hg 0浓度的衰减近似呈指数趋势下降,即近似符合一级吸附动力学模式:d C/d t=k a (M ⋅ε /V R )C (1)式中:C 为气体中Hg 0浓度,μg/m 3; M 及ε分别是吸附剂的重量(g)及其比表面积(m 2/g);V R 为表面式吸附装置中所容纳的气体体积,mL; k a 为吸附剂的相对吸附系数,mL/(m 2⋅s).由式(1)可知,k a 与Hg 0的初始浓度无关,故动260 中 国 环 境 科 学 26卷力学测定实验中可以使用较高的单质汞浓度.k a 与溴负载量的关系如表1所示.表1 载溴活性炭对单质汞相对吸附系数[mL/(m 2⋅s)] Table 1 The relative adsorption coefficients of Hg 0on brominated-AC at two temperature [mL/(m 2⋅s)]溴负载量(%)项目0 0.17 0.331.20 3.20Darco-Hg k a * 0.027 1.39 1.78 1.952.120.172 k a ** 0.023 0.74 1.051.381.560.227注: * 吸附温度为23, ** ℃吸附温度为92℃由表1可见,Hg 0在Darco-Hg 上的吸附系数比本实验中所使用的活性炭大,92℃时,前者的相对吸附系数约为后者的10倍,但当后者负载0.17%的溴时,其相对吸附系数约为Darco-Hg 的3倍,若负载量为3.20%时,则是其7倍.可见,载溴活性炭具有对单质汞的快速吸附作用,满足接触时间有限的情况下快速除汞的要求. 2.3 温度对单质汞去除的影响图4 温度对载溴活性炭的汞吸附曲线的影响 Fig.4 Hg 0 adsorption curve in the packed AC-bed withbromine at different temperature图4为在填充式吸附装置中,温度对载溴活性炭吸附汞的影响.由图4可见,随着温度升高,填充层对汞的吸附容量降低.90℃时,单质汞被100%吸附的时间达120min,但180℃时,则缩短至45min 左右.与90℃时相比,填充层在180℃时对汞的吸附容量降低了约50%.导致上述结果的原因有2个,一是温度升高本身不利于汞的吸附;其次,溴的流失量也会随着温度的升高而显著上升,从而导致溴的有效利用率降低.图5为在表面式吸附装置中不同温度下气体中的单质汞的衰减曲线,使用的是载溴量0.33%的活性炭.由图5可见,汞的吸附速率也是随着温度的升高而降低,23℃时,气体中单质汞的半衰期约为4s,92℃时,半衰期则延长至6s 左右.由表1可见,除Darco-Hg 吸附剂外,其余吸附剂的相对吸附系数均随温度的上升而下降.因此,温度降低对载溴活性炭吸附单质汞有利,此时其吸附容量和相对吸附系数均较高.图5 表面式吸附装置中单质汞在不同温度下的吸附曲线Fig.5 Hg 0adsorption curve in the coated AC-layerwith bromine at different temperature2.4 烟气主要成分对单质汞去除的影响烟气中除氮气、氧气及二氧化碳外,还含有水蒸气、一氧化碳、二氧化硫以及氮氧化物等组分.分别利用填充式和表面式吸附装置考察了这些组分对单质汞吸附特性的影响.结果表明,填充式吸附装置,在温度较高时(100℃以上)上述气体组分对载溴活性炭的吸附容量无明显影响.但通过表面吸附实验发现,二氧化硫对载溴活性炭的汞吸附速率略有抑制作用(图6),当其浓度为1300×10-6时,汞的吸附速率约下降10%.对二氧化硫的影响可作初步推测[5],在实验温度下(92),℃少量的二氧化硫被吸附至活性炭表面,并与汞的吸附形成竞争.实验还发现,当活性炭不负载化学物质时,二氧化硫对汞吸附(主要为物理吸附)的抑制作用更为明显,活性炭负载溴之后,二氧化硫对汞的化学吸附抑制作用相对减小.3期孙巍等：载溴活性炭去除烟气中的单质汞 261图6 烟气组分对单质汞吸附速率的影响Fig.6 The effect of some constituents on Hg0adsorption in the coated AC-layer with bromine◆空气■ 1300×10-6SO2▲ 130×10-6 NO △ 130×10-6CO□ 2% H2O ●模拟烟气在实验条件下,氧气、水蒸气以及一氧化碳对单质汞的吸附速率无明显影响.当利用上述成分配制成模拟烟气时,汞在其中的衰减速率略低于在空气或氮气中的情况,主要是由于二氧化硫的轻微抑制作用.从总体上看,烟气中的主要成分对载溴活性炭的吸附性能影响并不显著.3 结论3.1 载溴活性炭对单质汞具有较好的吸附能力,其吸附容量随溴的负载量增加而增大,负载量为0.33%时,单质汞的吸附容量达0.2mg/g,约为原始活性炭的80倍.但是由于溴的流失,其利用率仅在5%左右.3.2 活性炭对单质汞的吸附速率也随溴的负载量的增加而增大,载溴量为0.33%的活性炭的相对吸附系数约是活性炭本身的40倍.3.3载溴活性炭的吸附容量和吸附速率随吸附温度的上升而下降,溴的利用率随温度的上升而下降;二氧化硫对单质汞的吸附有一定抑制作用,但实验条件下其对汞吸附的总体影响不显著.参考文献：[1] Pavlish J, Holmes M, Benson S, et al. 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影响活性炭吸附能力的三大主要因素
活性炭水处理所涉及的吸附过程和作用原理较为复杂，影响活性炭吸附能力的因素也较多。
活性炭吸附能力的影响因素主要有以下三点：一、活性炭的性质由于吸附现象发生在吸附剂表面上，所以吸附剂的比表面积是影响吸附的重要因素之一，比表面积越大，吸附性能越好;活性炭的微孔分布是影响吸附的另一重要因素;此外活性炭的表面化学性质、极性及所带电荷，也影响吸附的效果。
二、吸附质(溶质或污染物)的性质同一种活性炭对于不同污染物的吸附能力有很大差别。
(一)溶解度对同一族物质的溶解度随链的加长而降低，而吸附容量随同系物的系列上升或分子量的增大而增加。
溶解度越小，越易吸附。
(三)极性活性炭基本可以看成是一种非极性的吸附剂，对水中非极性物质的吸附能力大于极性物质。
(四)吸附物的浓度吸附质的浓度在一定范围时，随着浓度增高，吸附容量增大。
因此吸附质(溶质)的浓度变化，活性炭对该种吸附质(溶质)的吸附容量也变化。
三、溶液pH由于活性炭能吸附水中氢、氧离子，因此影响对其他离子的吸附。
活性炭从水中吸附有机污染物质的效果，一般随溶液pH值的增加而降低，pH值高于9.0时，不易吸附，pH值越低时效果越好。
在实际应用中，通过试验确定最佳pH值范围。
水处理分为上水处理和下水处理：上水通常指生活用水、工业用水、纯水等经过人工处理后使用的水；下水通常指生活污染水、工业污水等。
1.上水的活性炭处理：20世纪末我国有些水厂开始应用臭氧与活性炭滤池联合使用的生物活性炭法。
实践表明，有如下作用：能去除水中容解的有机物；能降低UV的吸收值，降低水中总有机碳（total otganic carbon,TOC)、化学需氧量及氯的含量；能将低进水中三卤甲烷前体；对色度、铁、锰、酚有去除效果；能使致实验为阳性的水分显阴性。
韩研活性炭采用先进的水质深度处理技术，结合城市自来水使用分配的实际情况，将椰壳活性炭投入小型、高效，且能去除致癌、致突变、致畸等污染物的净化装置，以自来水为原料作更深度的加工，保证饮用水的高质量。
活性炭脱硫脱硝系统颗粒物排放的影响因素
活性炭脱硫脱硝系统颗粒物排放的影响因素摘要：当前活性炭脱硫脱硝系统可同步脱除烧结烟气中SO2、NOX、颗粒物、重金属等多种污染物，在烧结烟气治理过程中得到了广泛应用。
关键词：活性炭脱硫脱硝系统；颗粒物；排放；影响因素引言随着生态环境保护要求日趋严格，火电机组烟气污染物排放的要求也随之提高。
氮氧化物（NOx）作为火电机组主要排放的大气污染物之一，其排放浓度不得超过50mg/Nm3。
为满足NOx排放量的规定，火电机组主要采用SCR烟气脱硝技术控制NOx的排放量，但SCR脱硝系统具有大时延、大滞后、时变和非线性等特点，采用传统的PID控制调节品质较差，难以实现对出口NOx的精准控制。
因此，研究SCR脱硝系统优化控制具有重要意义。
1活性炭脱除颗粒物影响因素经烧结机头电除尘器过滤后的烧结烟气中颗粒物粒度细、疏水性强、矿物间包裹严重，粒径一般在2μm以下。
吸附塔内移动的活性焦层相当于一个高效颗粒层过滤器，这些微小颗粒通过惯性碰撞、拦截、扩散沉降等方式沉积在活性炭孔洞、凹陷区域及表面。
通常，直径＞1μm的粒子可通过冲撞进行捕捉，而1μm以下的粒子则通过遮挡和扩散方式进行捕捉。
活性炭空隙结构一般分为３种：大于50nm的大孔、２nm～50nm的中孔、小于2nm的微孔，不同的空隙结构在吸附过程中发挥的作用有所不同。
吸附后的活性炭可以看到，其表面吸附着一层白色的颗粒物，可知烟气中有相当一部分颗粒物沉积在了活性炭表面。
从吸附质的性质而言，对于同一种物质，吸附量随着吸附质浓度的增加先呈线性增大，然后逐渐变缓，达到一定吸附量后稳定不变。
活性炭吸附颗粒物饱和是指烟气达标排放时，活性炭吸附烟气中颗粒物的最大值。
颗粒物吸附饱和值与烟气在吸附塔内通过的流速呈负相关性，即活性炭对颗粒物吸附（脱除）的饱和值相对于不同的烟气流速而言，烟气流速越高，吸附饱和值越小。
2脱硫脱硝控制措施2.1SCR 烟气脱硝控制SCR 烟气脱硝技术是世界上应用较为普遍的一种烟气脱硝技术。
活性炭吸附挥发性有机气体的影响因素
挥 发 性 有 机 物 （ ＯＣ ） Ｖ ｓ是一 类 有机 化合 物 的 统 称 ，通 常 指 在
并芘类 多环 芳烃能使人体直接 致癌 ， 已经 弓 起人类的高度重视 。 ｌ
１９ 年 通 过 的 有 关 跨 国 大 气 污 染 议 定 书 及 近 年 出 台 的 ９１
常压下沸点低于 ２ ０ ℃或室温 时饱和蒸气压大于 ７ ａ的有机 ６ Ｐ ｌ 化合物 ， 也有将常压下沸点低于 １０℃或 ２ ０ ５℃时饱和蒸气压大
学或生物反应 ，用光、热 、健化剂和微 生物等将有机物转化 为 水和二氧化碳 ，主要 包括热氧化、催化燃烧、 生物氧化 、电晕
法、 等离子体分解法、 光分解法等 。 中， 其 吸附作为传统的 ＶＯＣ ｓ
苯系物等 ，大部分来 自装修所用 的各种材 料 ，如纤维板、 胶合
板、油漆、涂料、胶黏剂、塑料制 品以及 家具、地毯等 ，会释
Ａ ｂｓｒａ ｔ ｃ ｉ ｔ ｄ ｃ ｒ ｏｎ ａ ｏ ｐｔｏ ｓｏｎ ｆｔ ｏｓ ｔ ｃ ：Ａ ｔｖａｅ ａ ｂ ｄｓ ｒ ｉｎ ｉ ｅ ｏ ｍ ｔｐｏｐ ａ ｅｈｏ ｓ ｄ ｔ ｏｎ ｒ Ｏ Ｃｓｐ ｌ ｔｏ ｈｅ ｕｌｒｍ ｔ ｄｓｕ ｅ ｏ ｃ ｔｏｌ Ｖ ｏｌｕ ｉｎ．Ｔｈｉ ｐ ｒｓ ｍ ａ ｉｅ ｈ ｓｐａ ｅ ｕｍ ｒｚ ｄ ｔ ｅ ｆｃｔｒ ｈ ｔａ ｅ ｔ ｄ ｔ ｃ ｉ ｔｄ ｃ ｒ ｎ ａ ｏ ｐｔｏ ＯＣｓ ｔ ｅ ｓｍ ｃ ｕ ｅｏ ｏｌ ｎ ｔ ｃ ｉ ｔｄ ｃ ｒ ｏｎ， ｃ ｉ ｔｄ ｍ ｅｈｏ ，ｔ ｎ ｐ ｎ ａ ｏ ｓｔ ａ ｆ ｃｅ ｈｅａ ｔｖａｅ ａ ｂｏ ｄｓ ｒ ｉｎ ｏｎ Ｖ ： ｈ ｔ ｔ ｒ ｆｔ ｈ ｄ ｉ ｈｅａ ｔｖａｅ ａ ｂ ｈｅ ａ ｔｖａｅ ｔ ｄｓ ｈｅｉ ｌ ｏ ｃｏ ｃｅ ｒ ｔｏｎ ｏｆＶ ＯＣｓ ｈｅ ｐ ｓｃ — ｈ ｍ ｉ ａ ｏ ｒｉ ｓｏｆｔｅ Ｖ ＯＣｓ ｎ ｎｔａ ｉ ，ｔ ｈｙ ｉａｌｃ ｅ ｃ ｌｐｒ ｐｅ ｔｅ ｈ ，ｍ ｉ ｄ Ｖ ＯＣ ｓ ｅ ｐ ｒ ｔ ｒ ，ｔ ｅ ｃ ｓｓｅ ｙ ｏｆｔ ｅ ｆｌｅ ｏｒ ｅ ｎ ｘｅ ，ｔ ｍ ｅ ａ ｕ ｅ ｈ ｏｎ ｉｔｎｃ ｈ ｌ ｄ ｓ ｂ ｎｔａ ｄ ｉ
活性碳吸附烟气中气态汞的试验研究
2 试验部分
2.1 吸附剂的性质
活性碳有很多的毛细管构造，所以具有优异的
吸附能力。本试验中，采用活性碳为模拟烟气中汞
蒸气的吸附剂，并且通过对活性碳注氯将其改性后
也作为汞蒸气的吸附剂与活性碳进行比较。试验中
所采用的活性碳由上海活性碳厂生产，其物理性质
如表 1 所示。
表 1 活性碳的物理性质 Tab. 1 Properties of activated carbon
REN Jian-li, ZHOU Jin-song, LUO Zhong-yang, CEN Ke-fa (Clean Energy & Environment Engineering Key Laboratory of Ministry of Education Institute for Thermal Power Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310027, China)
文章编号：0258-8013 (2004) 02-0171-05
中国电机工程学报 Proceedings of the CSEE
中图分类号：TK227 文献标识码：A
Vol.24 No.2 Feb. 2004 ©2004 Chin.Soc.for Elec.Eng.
学科分类号：470⋅2040
活性碳吸附烟气中气态汞的试验研究
汞的含量并进行比较, 测试结果见表 3。
表 3 系统可靠性测试 Tab. 3 Reliability analysis of the test system
工况
1 2 3 4
汞入口浓度 μg/m3 17.7508 17.7508 17.7508 17.7508
对活性炭吸附处理影响的因素有哪些
对活性炭吸附处理影响的因素有哪些在制造过程中，灰分中多数无机质对活化过程中的造孔有不利影响。
灰分中特定的无机质，如碱金属及铜、铁等氧化物和碳酸盐，对炭和水蒸气的反应有催化作用，碱金属化合物(如K、Na的氢氧化物和碳酸盐)对活性炭中狭缝状微孔的形成有促进作用；无机矿物质对炭与水蒸气反应的催化作用使得活性炭的孔隙由小变大，结果造成了中孔(过渡孔)和大孔增大，活性炭比表面积下降。
对含铁炭而言，微孔发展不受过渡孔和微孔的影响。
对含镍炭，镍能降低微孔的发展。
因为铁在活化初期集聚成团，并生成具有活性的颗粒，铁比镍颗粒尺寸大，对孔隙的形成有促进作用。
柱状活性炭活性炭卫生许可批件柱状活性炭河南省涉及饮用水卫生许可批件颗粒活性炭批准文号:（豫）卫水字（2011）第0038号批准日期：2011年8月30日柱状活性炭选用优质白煤和木炭为原料，采用先进工艺，制成不同规格的破碎碳和柱状活性炭，具有耐磨强度好，吸附性能强，使用时间长等优点，对自来水、纯净水、反渗透用水、高纯水、工业用水以及污水深度净化能除去水中余氯、有机物、金属元素、异臭、异味等有害物质。
柱状活性炭指标（执行标准GB/T 7761.4--1997）本文章来自建业净水材料网：在产品的使用过程中，灰分含量对吸附性能的影响较大。
活性炭中的灰分在气相吸附时是惰性物质，在液相吸附时，灰分中氧化物及碱金属盐的含量有不同程度的不利影响。
资料表，二氧化硅、氧化铝、氧化铁对化学吸附没有活化作用，但经过氢氟酸处理，钠会失去。
钠是在氧气中催化活性炭的活化物质。
由于灰分的存在，在吸附器内可能发生许多不必要的催化反应。
在空气存在下，含灰活性炭吸附硫化氢，可促进硫酸的形成；在解吸段，温度升高时(250℃)，含灰活性炭上不稳定的吸附物质发生强烈的分解，如乙醇在250℃大部分转化成乙醛和二氧化碳。
用活性炭对日本清酒进行脱色除味过程中，对活性炭中溶解出来的铁含量有严格的规定，如果铁的溶出超过0．025％，灰分高于2％，铁将会与环状氨基酸反应生成赤褐色的有色物质，直接影响清酒的质量。
模拟烟气活性炭喷射脱汞实验研究
模拟烟气活性炭喷射脱汞实验研究随着工业化的快速发展，烟气排放中的汞污染问题越来越受到人们的。
汞是一种有毒重金属，对人体和环境都具有极大的危害。
为了有效控制汞污染，本研究采用活性炭喷射法脱除模拟烟气中的汞蒸气。
本文将详细介绍实验过程、结果及展望。
本实验选择活性炭作为喷射材料，对模拟烟气中的汞蒸气进行脱除。
在进行实验研究之前，需要掌握相关的理论知识，包括化学反应和传质过程等。
化学反应方面，活性炭具有较高的吸附性能，能够与汞蒸气发生吸附反应；传质过程方面，活性炭喷射时需确保汞蒸气能够充分接触到活性炭表面。
（1）准备实验材料：活性炭、模拟烟气、气体采样器等；（2）设定实验条件：温度、湿度、气体流量等；（3）将活性炭喷射到模拟烟气中；（4）采集气体样品，测量汞蒸气浓度；（5）根据实验数据，调整活性炭喷射量等参数；（6）重复实验，获取足够多的实验数据。
通过实验，我们得出以下（1）活性炭喷射法能够有效脱除模拟烟气中的汞蒸气；（2）活性炭的喷射量与汞蒸气脱除率成正比，但过量的活性炭会降低气体流量，影响脱除效果；（3）温度和湿度对活性炭喷射脱汞效果有影响，最佳实验条件为：温度25℃，湿度50%。
通过本次实验研究，我们验证了活性炭喷射法脱除模拟烟气中汞蒸气的有效性。
活性炭具有高吸附性能和稳定性，适用于各种烟气处理场景。
然而，本实验仍有不足之处，如未考虑实际烟气成分复杂、活性炭再生等问题。
未来研究方向可包括：（1）探究实际烟气条件下活性炭喷射脱汞效果；（2）研究活性炭再生和循环利用技术，提高其经济性；（3）发掘新型高效脱汞材料，替代活性炭。
活性炭喷射脱汞法具有很大的发展潜力，对于控制汞污染、保护环境和人体健康具有重要意义。
摘要：本文研究了改性吸附剂喷射脱汞的实验及机理。
实验采用改性吸附剂喷射方法，对模拟烟气和实际烟气中的汞进行高效脱除。
实验结果表明，改性吸附剂喷射脱汞效果显著，汞的去除率达到90%以上。
本文对改性吸附剂喷射脱汞机理进行了深入探讨，为该技术的实际应用提供了理论支持。
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引 言
燃煤锅炉作为造成环境汞污染的主要人为排
放源 (根据美国环保署的数据 , 大气环境中约 31 %的汞来自于燃煤电厂的煤燃烧 , 居人为汞排放 源第一位[1] ) , 已经在世界范围引起广泛关注. 目
( Clean Ener g y & Envi ronment En gi neeri n g Key L aboratory of M i nist ry of Ed ucation , Zhej i an g U ni versit y , H an gz hou 310027 , Zhej i an g , Chi na)
1 试验装置和方法
模拟烟气流动反应试验台如图 1 所示. 该试验 台主要由模拟烟气发生系统 、流动反应塔 、活性炭喷 射系统、除尘系统和数据测量采集系统 5 部分组成.
模拟烟气发生系统由鼓风机 、引风机 、燃烧 室 、混合室 、二氧化硫源及汞蒸气发生装置组成. 鼓风机用于提供空气 , 引风机协助送风. 空气分为 两路 : 一路进入燃烧室 , 另一路进入气体混合室. 试验时 , 柴油经雾化后在燃烧室燃烧生成的烟气进 入气体混合室与冷空气 、二氧化硫及汞蒸气混合形
第 56 卷 第 11 期 2005 年 11 月
化 工 学 报
Vol1 56 No1 11
Journal of Chemical Indust ry and Engineering (China)
November 2005
量和数据采集系统主 要对 烟气流速 、流量 、温度和
汞浓度等参数进行测定. 试验中烟气入口、塔体中
部、尾部及布袋除尘器后的汞浓度用 QM201 荧光测
汞仪在线测量.
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化 工 学 报
第 56 卷
Specific surface area/ m2 ·g - 1
1850
Received date : 2004 - 10 - 27. Corre sponding author : Prof . ZHOU Jinsong. E - mail : zhoujs
@cmee1zju1 edu1 cn Foundation item : supported by t he National Nat ural Science
Ga se s
O2 CO2 CO NO SO2
Concent ration in act ual flue gas/ %
4 —10 10 —16 01 001 —01 01 01 01 —01 1 01 01 —01 2
Concent ration in t his test/ %
4 —8 10 —14 01 002 —01 004 01 008 —01 014 01 01 —01 015
Байду номын сангаас
Fig1 1 Schematic diagram of experimental system 1 —N2 ; 2 —mercury generator ; 3 —forced draft fan ;
4 —diesel oil ; 5 —co mbustion chamber ; 6 —mixing chamber ; 7 —SO2 ; 8 —H2O ; 9 —co mpressed air ;
度 、除尘设备等因素进行了试验研究. 结果表明获得相同脱汞效率 , 在较低烟气汞浓度下活性炭的喷射量较大.
停留时间对活性炭喷射量的影响最大 , 在较长停留时间下活性炭能够进行充分的吸附 , 相应的活性炭喷射量较
少 ; 在较短停留时间下受动力学限制 , 过多的活性炭喷射量不会引起脱汞效率相应增加. 随着温度升高 , 活性
研究论文 烟气脱汞过程中活性炭喷射量的影响因素
胡长兴 , 周劲松 , 骆仲泱 , 高洪亮 , 王勤辉 , 岑可法
(浙江大学能源清洁利用与环境工程教育部重点实验室 , 浙江 杭州 310027)
摘要 : 在模拟燃煤烟气流动反应试验台上 , 对喷射吸附脱汞过程中影响活性炭喷射量的汞浓度 、停留时间 、温
Bulk specific mass/ g ·ml - 1
炭的喷射量也随之增加 ; 通过化学改性能提高活性炭在较高烟气温度下的吸附能力 , 从而减少喷射量. 布袋除
尘设备的使用能在较大程度上降低活性炭的喷射量.
关键词 : 活性炭 ; 脱汞 ; 喷射量 ; 燃煤烟气
中图分类号 : TQ 5341 9 文献标识码 : A
文章编号 : 0438 - 1157 (2005) 11 - 2172 - 06
成模拟烟气 , 烟气主要成分浓度见表 1. 模拟烟气 中汞蒸气 (在本次试验中使用的是单质汞 Hg0 ) 由 SC215 型数控超级恒温槽控温的汞渗透管提供. 通 过改变恒温槽温度和载气 (氮气) 流量来控制汞蒸 气浓度.
Table 1 Gas composition of simulated flue gas
前 , 世界少数发达国家 (如美国 、加拿大 、澳大利 亚等) 已经开始制定限制汞等重金属痕量元素排放 的标准. 美国环保署已于 2004 年初提出燃煤电厂 锅炉汞排放控制标准草案 , 将于 2007 年底前完全 执行该标准[2] . 随着人们环境保护意识的提高和认 识的深入 , 这种限定必将越来越严格 , 以煤为主要 能源的中国也不会例外. 据估算 , 1995 年中国燃 煤汞排放总量为 3021 9 t , 其中向大气排放的汞量 为 2131 8 t , 排入灰渣及燃烧副产品中的汞为 891 1 t [3] . 1978～1995 年 , 我国燃煤工业累计向大气排 放汞达 24931 8 t , 年平均增长速度为 41 8 %[3] . 如 果不进行有效控制 , 随着经济的发展汞排放量还将 继续增长. 因此必须积极开展燃煤汞污染控制相关 研究 , 进一步探索合理的汞控制方法.
Foundation of China (59906010) and t he National High Technology Develop ment Program of China (2001AA529040) .
第 11 期
胡长兴等 : 烟气脱汞过程中活性炭喷射量的影响因素
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Note : Table 1 shows main gas co mpo sition , but not all .
流动反应塔上设有压力 、温度 、汞浓度等参数的测
孔及取样孔. 模拟烟气从底部进入塔体 , 喷加雾化
水控制反应阶段烟气温度. 实验中烟气控温范围为
80～120 ℃, 相应的烟气中的水蒸气含量为 01 08～
10 —compressed N2 ; 11 —activated carbon fluidized bed feeder ; 12～15 —sampling port ; 16 —flow reacting tower ; 17 —fabric filter ; 18 —induced draft fan
01 17. 活性炭用标定的流化床喷射给料系统通过压
缩氮气吹入塔体. 塔体中的烟气和活性炭在向上流
动的过程中会形成很强的内部湍流 , 使固体颗粒在
反应塔内的停留时间延长 , 从而增加烟气与吸附剂
的接触时间使脱汞过程得到改善 , 提高活性炭的利
用率. 试验中所用的活性炭为上海活性炭厂提供的
ZnCl2 糖炭 , 其物性参数见表 2. 在本次试验中采用的除尘器为布袋除尘器. 测
2004 - 10 - 27 收到初稿 , 2005 - 01 - 10 收到修改稿. 联系人 : 周劲松. 第一作者 : 胡长兴 (1979 —) , 男 , 博士研
究生. 基金项目 : 国家自然科学基金项目 (59906010) ; 国家高技术
研究发展计划项目 (2001AA529040) .
活性炭喷射脱汞技术同现有的静电除尘或布袋 除尘等设备联用能有效控制燃煤烟气汞排放. 其主 要是利用活性炭 (其中飞灰也有一定吸附汞的能 力) 吸附烟气中的汞 , 使它们富集于活性炭 (或飞 灰) 中成为颗粒汞 , 经除尘设备捕获分离达到烟气 脱汞的目的. 美国环保署曾对活性炭喷射技术成本 作过估计 , 按目前的技术水平达到 90 %的脱汞效 率 , 每脱除 1 kg 汞需花费 U S ＄11023～61728 , 而 美国能源部估计为 U S ＄55114 ～ 154320[4] . 活性 炭喷射量是关系烟气脱汞效率与经济性的关键因 素 , 本文用炭汞比 ( C/ Hg) 表示. 由于燃煤锅炉 烟气中的汞浓度较低 , 一般在 10～15 μg ·m - 3 左 右[5] , 要达到高的脱汞效率比较困难 , 必须选择合 理的炭汞比保证脱汞效率和经济性. 本文在模拟烟 气流动反应试验台上对喷射吸附脱汞过程中影响活 性炭喷射量的因素进行了研究. 主要研究了汞浓 度 、停留时间 、温度 、除尘设备等吸附环境因素对 活性炭喷射量的影响.
Abstract : The influences of mercury co ncent ratio n , residence time , flue gas temperat ure and particulate co nt rol device o n t he amo unt of activated carbo n injectio n were investigated t hro ugh t he pilot2scale test s. The result s showed t hat a greater amo unt of active carbo n injectio n for mercury removal was needed at lower Hg co ncent ratio n. Residence time was o ne of t he critical factors affecting mercury removal . A lo nger residence time wo uld increase t he availabilit y of activated carbo n. On t he ot her hand , increased injectio n of activated carbo n wo uld not result in t he correspo nding increase of mercury removal efficiency at a short residence time. Flue gas temperat ure had a negative influence o n activated carbo n mercury removal . However , activated carbo n t reated wit h chemical agent s had a good performance at a high temperat ure. The fabric filter wo uld be very helpf ul for activated carbo n mercury removal and co uld decrease t he amo unt of activated carbo n injectio n.