[发明专利]多孔陶瓷膜控制释放氧化剂催化氧化零价汞的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境及化工技术领域的催化氧化方法，特别是一种多孔陶 瓷膜控制释放氧化剂催化氧化零价汞的方法。

背景技术

燃煤是造成汞污染的主要原因之一，继SO₂及NOx之后，汞逐渐成为必须 加以控制的大气污染物。烟气脱汞是控制燃煤汞排放的主要途径。汞在烟气中常 以颗粒态汞(Hg^P)、气态二价汞(Hg²⁺)及气态零价汞(Hg⁰)三种形态存在。 其中，Hg⁰占烟气中总汞的20～80％，其含量主要与燃煤中氯的含量有关。前两 种形态的汞相对容易治理：颗粒汞可通过除尘装置去除；气态二价汞易溶于水， 可被湿式脱硫装置(WFGD)有效去除；而Hg⁰易挥发、难吸附、难溶于水，去除 非常困难，且其可在大气中长期稳定存在，并可扩散转移，由此造成全球汞污染。 我国燃煤汞含量偏高而氯含量偏低，导致烟气中Hg⁰含量偏高，增加了治理难度。

目前，国内外仍缺少成熟的烟气脱汞技术。在已探索的烟气脱汞技术中， 针对活性炭喷射法(ACI)的研究最为广泛，在美国已被广泛使用，该方法能有效 脱除Hg²⁺，但是对Hg⁰效果不佳，且存在运行费过高、影响飞灰品质等问题； 利用WFGD装置同时脱汞的方法也广受重视，由于WFGD装置在国内外日益普 及，因此利用其脱汞是最为经济的途径。研究表明，WFGD装置对气态Hg²⁺有 很高的吸收效率，但对烟气中的Hg⁰基本没有去除作用。因此，Hg⁰的处理已成 为当前脱汞技术中的难点。

将烟气中的Hg⁰转化为易去除的Hg²⁺，已被国内外学者认为是治理Hg⁰的 有效途径，其中借助于适当氧化剂氧化Hg⁰的方法最受关注。目前的研究方向主 要有：烟气自有HCl氧化和外加氧化剂氧化。烟气自身所含的微量HCl，在适当 催化剂的作用下对Hg⁰有一定的氧化能力，但其最突出的问题在于：Hg⁰含量高 的烟气其HCl含量往往很低，在此情况下催化剂难以发挥作用。因此，低HCl 情况下非常有必要投加外加氧化剂。将溴(Br₂)作为氧化剂负载在活性炭上，再将 载溴活性炭喷入烟气中对Hg⁰进行吸附氧化，该法可使Hg⁰的脱除率显著增加， 然而，此方法仍使用活性炭，无法克服常规ACI技术所存在的问题；也可将Cl₂或Br₂直接喷入烟气中，利用飞灰的催化作用氧化Hg⁰，此时Hg⁰的氧化以飞灰 的催化反应为主，对含尘浓度低的烟气，该法处理效果并不理想。另外，尽管 Hg⁰在烟气中含量低，但为了保证氧化速率和效率，需加入较多的氧化剂(约 10ppm)，然而烟气中的SO₂与氧化剂间的吸附竞争作用较明显，由此导致大多 氧化剂未被利用(利用率＜0.5％)，并随烟气流失而浪费。此外，烟气中飞灰自身 的催化活性有限，仅依赖飞灰的催化作用并不理想。基于上述分析，若能通过一 定的化学处理方法，将气态零价汞高效经济地催化氧化成二价汞具有十分重要的 现实意义。