改性飞灰在环保领域的应用

改性飞灰吸附剂喷射技术应用于300 MW机组，汞污染在现有基础上排放降低了30%～50%。联合脱硫、脱硝、除尘及吸附剂吸附技术后，示范电厂汞综合脱除效率达到75%～90%。

用程序升温热解可以获取各汞化合物的热解释放标准特性曲线（见图3-18）［32］。由图3-18可知，五种汞化合物的热解释放温度从低到高依次是HgBr2＜HgCl2＜HgS＜HgO＜HgSO4，并且HgBr2和HgCl2的热解释放温度非常接近，因此可以采用离子色谱对飞灰样品中卤素进行测试分析，以区分HgBr2和HgCl2吸附前飞灰表面汞化合物热解释放特性。

图3-18　汞化合物的热解释放标准特性曲线

图3-19为吸附前飞灰表面汞化合物的热解释放特性曲线。从图3-19（a）中可以看出，HBr改性前后飞灰表面汞化合物的热解释放特性差别很大。

图3-19　吸附前飞灰表面汞化合物的热解释放特性曲线

（a）HBr改性前后飞灰 （b）混合飞灰（HBr改性飞灰∶未改性飞灰=1∶49）

图3-20为HBr改性前后飞灰表面可能的汞化合物种类分析图。通过离子色谱法分析发现，未改性飞灰中存在4.10 ppm的氯元素，没有测试到溴元素的存在，图（a）第一个热解释放峰所代表的汞化合物是HgCl2，未改性飞灰表面的汞化合物主要是HgCl2和HgS。HBr改性飞灰中存在9 278.73 ppm的溴元素，没有测试到氯元素的存在，这是由于氯元素在改性过程中溶解到水中，干燥过程中随水的蒸发进入空气，而未留在飞灰表面。图（b）第一个热解释放峰所代表的汞化合物是HgBr2，改性飞灰表面的汞化合物主要是HgBr2、HgS和HgO。

图3-20　HBr改性前后飞灰表面可能的汞化合物种类分析

（a）未改性飞灰 （b）HBr改性飞灰

飞灰对烟气中元素汞的吸附特性及HBr改性飞灰在携带床中所吸附的汞化合物如图3-21所示。由图3-21（a）可知，开始喷射飞灰时，烟气中汞的浓度随之降低，停止喷射后，汞的浓度缓慢回升。由于反应器内壁残留有一定的飞灰，对汞依然具有吸附作用，短时间内汞的浓度很难回升到进口汞的浓度值。当开始喷射混合飞灰时，汞的浓度急剧降低，未改性飞灰对汞的吸附效率为11.4%，而混合飞灰对汞的吸附效率为43.9%，含有2%的HBr改性飞灰的混合飞灰对汞的吸附效果较未改性飞灰得到了明显的增强。由图3-21（b）可知，HBr改性飞灰在携带床中所吸附的汞主要由HgBr2和HgO组成。

不同浓度的NO对1∶49混合飞灰汞吸附效率的影响如图3-22所示。由图3-22可以看出，烟气中NO的含量为400 ppm时改性飞灰对汞的吸附效率最高，NO含量为0时飞灰的汞吸附效率最低。NO的浓度不同，改性飞灰的汞吸附效果相差较大，说明烟气中NO的存在对改性飞灰的汞吸附效果具有明显的作用。(www.xing528.com)

图3-21　飞灰对汞的吸附特性及HBr改性飞灰在携带床中所吸附的汞化合物

（a）飞灰对汞的吸附特性 （b）HBr改性飞灰在携带床中所吸附的汞化合物

图3-22　不同浓度的NO对混合飞灰汞吸附效率的影响

吸附前后飞灰汞物质的热解释放特性如图3-23所示。由热解释放曲线对应面积可得吸附前飞灰、NO浓度为0吸附后飞灰和NO浓度为400 ppm吸附后飞灰的汞含量分别是1 053.3 ng/g、1 523 ng/g和2 467 ng/g，加入NO后飞灰吸附的汞含量明显增加。

HBr改性飞灰脱汞特性可归纳如下：

HBr改性后，飞灰对烟气中汞吸附能力大大增强。

未改性飞灰中汞化合物主要包括HgCl2和HgS，HBr改性后汞化合物主要包括HgBr2、HgS和HgO。

图3-23　吸附实验前后飞灰汞物质的热解释放特性

烟气中加入NO后，改性飞灰吸附剂的汞吸附效率明显提高；随着NO含量的增加，改性飞灰吸附效率增加，汞浓度变化率增加。

烟气中加入NO前后，HBr改性飞灰在携带床中所吸附的汞均以HgBr2和HgO两种形式存在。

烟气中加入NO后，HBr改性飞灰对Hg0的吸附量增大，主要是增加了HgBr2，推测加入NO后，HBr与NO2作用生成Br的反应可能是其关键步骤。