[发明专利]一种利用超细纳米硫溶液洗涤脱除含汞气体中单质汞的方法

说明书

本发明公开了一种利用超细纳米硫溶液洗涤脱除含汞气体中单质汞的方法，该方法是将含Hg⁰气体与超细纳米硫溶液进行气液混合反应，脱除含Hg⁰气体中单质汞；该方法具有工艺简单、价格低廉、绿色环保的特点，可实现单质汞的高效净化。

技术领域

本发明涉及一种含汞气体的处理方法，特别涉及利用超细纳米硫溶液湿法洗涤脱除含汞气体中单质汞的方法，属于汞蒸汽污染控制及减排技术领域。

背景技术

汞是一种剧毒污染物，其所带来的一系列环境和健康问题已经成为全球的关注热点之一。因此，2016年4月28日我国第十二届全国人民代表大会常务委员会第二十次会议决定:批准了2013年10月10日在熊本签署的《关于汞的水俣公约》，并且2017年8月16日公约已正式生效，一系列致力于控制汞污染减排的措施同步实施，将含汞烟气的污染控制及减排工作推向了高潮。

硫磺本身与汞之间存在相互作用，可以与含汞气体中的汞反应，生成稳定的硫化汞，因此，硫磺被视为一种良好的捕汞剂。但因硫磺在低温时捕汞速率低，故常应用于处理高温含汞烟气，如中国专利CN201510210205.7公布了在一种粉煤灰的颗粒表面和部分微孔孔道中预吸附单质硫净化高温烟气中汞的方法。但在高温下硫磺易挥发，严重影响到材料捕汞稳定性，甚至对后端工序和设备造成不良影响。因此，湿法洗涤是一种更适合硫材料高效捕汞的方式。然而，硫磺的亲水性差以及在水溶液中分散性差，导致硫磺在洗涤过程中对单质汞的捕集能力不强，汞的脱除效率不高，汞的捕集容量小。因此，硫磺捕集气体中单质汞的应用中受到局限。

发明内容

为了解决硫磺亲水性及分散性差引起其对气态汞的捕集能力差、吸附容量小、脱除汞效率低等难题，通过将硫磺颗粒纳米化，以提高其在水溶液中的亲水性和分散性，同时提高硫磺活性，改善硫磺颗粒表面性质，提高其对气态单质汞的络合反应能力，实现湿法高效脱除气体中单质汞，该方法具有工艺简单、价格低廉、绿色环保的特点，可实现烟气中单质汞的高效净化。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种利用超细纳米硫溶液洗涤脱除含汞气体中单质汞的方法，该方法是将含Hg⁰气体与超细纳米硫溶液进行气液混合反应，脱除含Hg⁰气体中Hg⁰。

本发明采用超细纳米硫溶液作为气态汞洗涤液，超细纳米硫其包含纳米硫粒子，纳米硫粒子表面性能得到改善，相对一般硫磺颗粒的亲水性较好，在水中具有较好的分散性，如图1，超细纳米硫溶液为透明溶液；且纳米硫磺粒子表面活性相对一般硫磺颗粒要高，与Hg⁰反应活性大，表现出较高的脱汞能力。

优选的方案，所述超细纳米硫溶液通过液相法合成。通过液相法制备的纳米硫颗粒亲水性良好，在水溶液中能稳定均匀地分散。

较优选的方案，所述超细纳米硫溶液通过二氧化硫、亚硫酸氢盐或硫代硫酸盐中的至少一种硫源采用酸诱导法液相制得。

较优选的方案。所述酸诱导法采用有机弱酸作为诱导剂。采用有机弱酸作为诱导剂制备的超细纳米硫溶液相比采用无机强酸制备的超细纳米硫溶液脱汞性能更稳当。

优选的方案，所述的超细纳米硫溶液中包含粒径不大于10nm的纳米硫颗粒。

优选的方案，所述含Hg⁰气体理论上包括任何含Hg⁰的气体，如纯Hg⁰蒸汽、含Hg⁰空气、含Hg⁰烟气或Hg⁰蒸汽与其他惰性气体组成的混合气体。

优选的方案，所述超细纳米硫溶液的pH值控制在0.5～3.6范围；优选为0.5～2。在该pH范围内，有利于提高单质汞与超细纳米硫的反应效率。