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汞为煤中痕量元素,在煤燃烧过程中将会排放到大气中,给环境和人类健康带来危害。目前有多种方法可用于燃煤电站汞的脱除,但还没有一种较成熟的技术能实现广泛的商业应用。采用活性炭喷入法脱汞时尽管效率高,但存在成本高,对环境条件较为依赖的缺点;而目前的FGD系统都不能有效的捕获Hg0。因此要达到控制汞排放的目标,将燃煤烟气中的Hg0氧化成Hg2+的方法将十分可行。纳米金属氧化物以其独特吸附潜力及优良的催化活性,可用于燃煤烟气中汞的吸附及催化氧化脱除。 本文采用根据水热法思路,并结合溶胶-凝胶法的优点开发而成的压力-热晶法批量制备了成分均一,尺寸均匀的α-Fe2O3纳米棒,并以已制备的纳米α-Fe2O3为原料,通过控制添加活性剂的种类、数量及制备条件,合成出具有与纳米α-Fe2O3相同的棒状形貌,相近的晶体尺寸及比表面积的纳米γ-Fe2O3。 用恒温水浴中汞渗透管的汞蒸气发生装置和其他烟气主要气体成分模拟烟气条件,并在小型固定床试验台上开展纳米氧化铁汞吸附及催化氧化试验研究,探讨了各种影响因素对单质汞吸附及催化氧化效率的影响。 固定床吸附试验结果表明:H2O蒸汽、NO,NO2,HCl的加入均能促进纳米氧化铁对汞的吸附,这主要是由于它们能够在纳米氧化铁表面与Hg0发生一系列的氧化反应,促进Hg0的氧化,进而提高对汞的吸附效果。与单一组分加入相比,HCl+SO2、NO+SO2、HCl+NO+SO2这三组气氛加入后,纳米氧化铁对烟气中汞的吸附能力显著增强。 固定床氧化试验结果表明:纳米赤铁矿和磁赤铁矿能催化氧化元素汞,而普通尺寸的α-Fe2O3和γ-Fe2O3不具备催化氧化单质汞的能力。在纯N2气氛中,没有发现明显的汞氧化,这表明氧在气流中对于汞的氧化是必须的。床层温度对汞氧化有重要作用,提高床层温度和氧浓度能促进汞的氧化。对于不同气氛下汞在氧化铁表面的氧化情况,实验结果发现HCl+SO2气氛下汞的氧化效率是最高。