發(fā)布時間：2020-03-29 15:03

【摘要】：汞因具有劇毒性、持久性和生物富集性,近年來其排放受到了極大的關(guān)注。我國是全球大氣人為汞排放最多的國家,且在總的汞排放量中,燃煤煙氣的汞排放量占相當(dāng)大的比例,因此控制燃煤煙氣汞排放顯得十分迫切。利用濕法脫硫系統(tǒng)同時脫汞是燃煤煙氣脫汞的一種重要技術(shù),該技術(shù)利用一定的氧化手段將零價汞氧化成為二價汞而后再經(jīng)濕法脫硫系統(tǒng)中脫除。但由于濕法脫硫系統(tǒng)是還原性系統(tǒng),吸收的二價汞可能被還原而再次釋放,限制了總汞的脫除效率。此外,停留在漿液中的汞會部分進(jìn)入脫硫石膏中,這會影響石膏的后續(xù)使用,因此也需要對石膏中汞的穩(wěn)定性和危害進(jìn)行評估。本文針對不同脫硫體系中二價汞還原問題,分別研究了電石渣脫硫工藝、多污染物濕法聯(lián)合脫除工藝以及氧化鎂脫硫工藝等系統(tǒng)中典型條件下液相二價汞的還原規(guī)律。首先,本文研究了電石渣引入脫硫系統(tǒng)帶來的可溶性硫化物和硫氰化物對液相二價汞還原抑制行為。研究結(jié)果表明可溶性硫離子對二價汞的抑制作用可歸因于液相Hg2+和二價硫離子反應(yīng)生成了HgS,但其反應(yīng)機理在堿性條件下和酸性條件下不盡相同。在堿性條件下,Hg2+與硫離子直接結(jié)合生成HHgS。然而在酸性條件下,S(Ⅱ)可與SO32-或Hg2+反應(yīng)生成S0,而一部分產(chǎn)生的HgO不能及時被S0捕集導(dǎo)致抑制作用較弱。SCN-在漿液中會與Hg2+及SO32-反應(yīng)生成HgSO3SCN和Hg(SCNK(x＝2-4)),抑制了液相二價汞的還原。其次,考察了同時脫硫脫硝脫汞系統(tǒng)中液相二價汞的還原行為。研究表明亞硝酸根的累積會很大程度上影響液相二價汞的還原。在該系統(tǒng)中,二價汞會與SO32-及NO2-生成極不穩(wěn)定的HgSO3NO2-,其分解釋放HgO是該系統(tǒng)中液相二價汞還原的重要途徑。當(dāng)NO2-濃度遠(yuǎn)大于SO32-的濃度時,溶液中的汞主要以Hg(N03X-(x-2)形式存在,液相二價汞的還原受到抑制。在Cl存在條件下,HgSO3NO2-會進(jìn)一步與Cl結(jié)合生成HgSO3NO2Cl22-,阻斷了二價汞的還原路徑,極大抑制了汞的還原。最后,研究了鎂法脫硫系統(tǒng)中氧化抑制劑的引入對液相二價汞還原的影響。實驗結(jié)果表明,抗壞血酸、甲醛和對苯二酚的加入可加劇液相二價汞的還原。而硫代硫酸鈉的引入則會與二價汞產(chǎn)生強烈的絡(luò)合作用,抑制二價汞的還原。堿性條件會明顯加劇抗壞血酸和對苯二酚對液相二價汞的還原作用。在pH值為8,抗壞血酸存在時,Hg0在30min內(nèi)的逸出量相比pH=6時增大約4.3倍,而相同條件下對苯二酚存在時汞還原量也增大了近2倍。這一結(jié)果說明,在堿性條件下抗壞血酸是液相二價汞還原的主要還原劑。此外,本文還考察了四種重金屬捕集劑添加條件下,汞在氣、液和固相中的分配規(guī)律以及石膏中汞的熱穩(wěn)定性和浸出毒性。研究結(jié)果表明,四種重金屬捕集劑的添加均可有效地將二價汞捕集而固定于石膏中,因而抑制二價汞的還原。DTCR捕集汞的石膏樣品中汞的熱穩(wěn)定性最差,在160℃的熱處理條件下,有近93%的汞會釋放出來。而TMT15捕集汞的石膏樣品中汞的熱穩(wěn)定性最好,汞的釋放也達(dá)近67%。此外,連續(xù)提取實驗表明,重金屬捕集劑處理所得的石膏中酸溶態(tài)汞的比例較小,但浸出毒性實驗則表明重金屬捕集劑添加使得更多的汞進(jìn)入石膏,導(dǎo)致汞的浸出濃度遠(yuǎn)高于本底石膏樣品。這表明,需要特別關(guān)注重金屬捕集劑處理所得的脫硫石膏在后續(xù)處理和處置過程中汞的釋放風(fēng)險。
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：X701.3

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本文編號：2606134