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混合型氧化钙吸附剂对燃煤烟气中零价汞吸附的实验研究

作　者: 朱文龙
导　师: 邹钺
学　校: 东华大学
专　业: 供热、供燃气、通风及空调工程
关键词: 氧化钙吸附汞蒸气三氯化铁硫
分类号: X51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

燃煤燃烧后会产生大量的汞蒸汽,汞是一种剧毒,易挥发,能长久的存在于大气中对环境造成严重破坏的物质。单质汞具有很高的挥发性,和较低水溶性,是及其难于控制的污染物,目前在环保领域越来越受到关注。文章介绍了目前科学领域对汞蒸汽的控制技术,并着重介绍钙基类吸附剂的的目前研究进展,提出了混合型氧化钙吸附剂对汞蒸气的控制思路,目前对汞蒸汽的脱除实验研究有多种方式,模拟燃煤烟气在固定吸附床上面的脱除实验装置是一种重要的研究方式。本文采用固定吸附床实验方法研究混合型氧化钙吸附剂对汞蒸汽的脱除性能,首先制作混合型氧化钙吸附剂,在氧化钙中混入S粉和FeCl3制成不同配比的混合型氧化钙吸附剂。然后在固定吸附床上首先对氧化钙和活性炭在低温20℃下进行汞蒸气吸附实验,实验结果表明低温下活性炭具有很高的吸附性能,而氧化钙的吸附性能却比较低,其穿透曲线远高于活性炭,吸附性能远低于活性炭,吸附量也远低于活性炭,活性炭的汞吸附量为氧化钙的4倍左右,接着进行混合型氧化钙吸附剂对汞蒸汽的吸附实验,实验结果表明,含有适量的S粉和FeCl3的混合型吸附剂氧化钙吸附剂的吸附性能有较大提高,汞蒸气的入口浓度和反应温度是混合型吸附剂吸附性能的重要影响因素,入口汞浓度越高混合型氧化钙吸附剂吸附的汞的量越多,但是其吸附性能却下降,温度的提高有利于汞蒸气的吸附,汞的吸附量也随温度上升而提高,还对混合型氧化钙吸附剂和活性炭吸附剂的吸附性能进行比较,发现低温下20℃活性炭和混合型吸附剂的吸附性能接近,但是在140℃的高温下活性炭的吸附性能不及混合型氧化钙吸附剂。最后对吸附等温线的类型进行介绍,并且建立朗格缪尔(Langmuir)和弗里德里希(Freundlich)等温吸附数学模型,采用最小二乘法对实验数据进行拟合,且出不同温度下吸附剂的理论平衡吸附量和吸附平衡常数,不同温度下吸附剂的吸附速率。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-11
第一章绪论  11-21
  1.1 研究背景及意义  11-12
  1.2 国内外研究进展  12-15
    1.2.1 煤中汞含量与赋予形态  12-13
    1.2.2 燃煤中汞的排放控制  13
    1.2.3 洗选煤技术  13-14
    1.2.4 烟气清洁技术  14
    1.2.5 湿法脱出汞的技术  14
    1.2.6 半干法脱汞技术  14-15
  1.3 吸附剂脱汞  15-20
    1.3.1 活性炭吸附剂  15-16
    1.3.2 飞灰类物质  16
    1.3.3 沸石材料  16-17
    1.3.4 蛭石  17
    1.3.5 膨润土  17
    1.3.6 石焦油  17-18
    1.3.7 新吸附剂  18
    1.3.8 金属吸附剂  18
    1.3.9 电晕放电等离子体技术  18-19
    1.3.10 催化氧化联合处理技术  19
    1.3.11 基于半干法的燃煤烟气除汞技术  19
    1.3.12 钙基类吸附剂  19-20
  1.4 本章小结  20-21
第二章实验装置与实验方法  21-25
  2.1 实验装置  21-23
    2.1.1 汞蒸气发生装置  22
    2.1.2 管路部分  22
    2.1.3 吸附反应部分  22-23
    2.1.4 汞测量装置  23
    2.1.5 尾气处理部分  23
  2.2 实验操作  23-25
    2.2.1 固定床系统稳定性测试  23
    2.2.2 实验参数与工况  23
    2.2.3 实验步骤  23-24
    2.2.4 实验结果  24-25
第三章 FeCl_3-CaO吸附汞蒸气的实验研究  25-35
  3.1 氧化钙与活性炭对气态单质汞的吸附实验  25-26
  3.2 FeCl_3-CaO吸附剂的制备及其对单质汞蒸气的吸附实验  26-29
    3.2.1 FeCl_3-CaO吸附剂的制备  26-28
    3.2.2 FeCl_35%-CaO吸附剂和活性炭对汞蒸气吸附性能的对比  28-29
  3.3 FeCl_35%-CaO吸附剂吸附性能的研究  29-33
    3.3.1 不同入口汞浓度对FeCl_35%-CaO吸附剂吸附性能的影响  29-30
    3.3.2 不同温度对FeCl_35%-CaO吸附剂吸附性能的影响  30-32
    3.3.3 FeCl_35%-CaO吸附剂和活性炭对汞蒸气吸附性能对比  32-33
  3.4 本章小结  33-35
第四章 S-CaO吸附汞蒸气的实验研究  35-44
  4.1 S-CaO吸附剂的制备和对燃煤汞蒸气脱除实验  35-38
    4.1.1 S-CaO吸附剂的制备  35
    4.1.2 S-CaO吸附剂对汞蒸气的吸附实验  35-36
    4.1.3 S5%-CaO吸附剂和活性炭对汞蒸气吸附性能的对比  36-38
  4.2 S5%-CaO吸附剂吸附性能的研究  38-42
    4.2.1 不同入口汞浓度对S5%-CaO吸附剂吸附性能的影响  38-39
    4.2.2 不同温度对S5%-CaO吸附剂吸附性能的影响  39-41
    4.2.3 S5%-CaO吸附剂和活性炭对汞蒸气吸附性能的对比  41-42
  4.3 本章小结  42-44
第五章吸附数学模型  44-53
  5.1 吸附机理和吸附等温线  44-45
  5.2 吸附等温式  45-52
    5.2.1 Langmuir吸附等温模型  46
    5.2.2 Freundlich等温模型  46-47
    5.2.3 克拉伯龙方程  47
    5.2.4 吸附模型参数的求解  47-48
    5.2.5 吸附模型参数的确定  48-50
    5.2.6 吸附速率  50-52
  5.3 本章总结  52-53
第六章总结和展望  53-55
  6.1 全文总结  53-54
  6.2 建议及其进一步工作  54-55
参考文献  55-59
攻读硕士学位期间发表论文  59-60
致谢  60

混合型氧化钙吸附剂对燃煤烟气中零价汞吸附的实验研究

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