燃煤烟气中SO_2、NO和Hg~0同时氧化及脱除实验研究

【摘要】燃煤产生的二氧化硫、一氧化氮和元素态汞均会对生态环境和人体造成巨大危害。截止目前,针对二氧化硫、一氧化氮和元素态汞等单一污染物,国际国内专家已经先后研发出一系列相应的成熟控制技术,例如石灰石-石膏法脱硫,选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)脱硝以及活性炭脱汞。这种分级治理方式普遍存在占地面积大、设备投资和运行费用高,系统稳定性差等问题。因此,研发具有设备投资费用少、运行成本低和无二次污染的烟气同时脱硫脱硝脱汞新工艺成为了国内外燃煤烟气污染物控制研究的热点。本课题在“863”课题,燃煤烟气循环流化床脱硫脱汞一体化及多污染物协同净化技术研究与示范资助下,在详细调研前人研究的基础上,对可实现二氧化硫、一氧化氮和元素态汞同时氧化和脱除的吸收溶液进行了大量筛选,并合成了二过碘酸合铜(diperiodatocuprate(Ⅲ),DPC)和二过碘酸合镍(diperiodatonickelate(Ⅳ),DPN)。通过实验确定了二者在喷射鼓泡反应体系中的最佳实验条件,在最佳条件下,利用DPC溶液可实现同时脱除90%的Hg0,98%的SO2和56.8%的NO；利用DPN溶液可实现同时脱除86.2%的Hg0,98%的SO2和56.2%的NO。为了降低吸收剂成本和二次环境污染,在预氧化体系实验平台上,以H2O2+添加剂N+添加剂F(HNF)为吸收溶液,开展了同时氧化脱除S02、NO和Hg0的最佳实验,在最佳条件下,SO2,NO和Hg0的脱除效率分别达到99%,81.5%和91.2%。通过上述实验研究,提出了三种同时脱硫脱硝和脱汞的新方法。通过对反应过程的热力学计算和反应产物的离子色谱(IC)、冷原子荧光和X-射线衍射(XRD)检测,揭示了脱除反应机理,其中DPC体系实验产物检测结果显示SO2的脱除产物为SO42-、NO的脱除产物为NO3-,Hg0被氧化为Hg2+。根据前人研究结果和最佳反应条件下溶液的pH值对DPC存在形态进行了研究,确定DPC溶液主要的氧化形态为[Cu(OH)2(H3IO6)2]3和[Cu(OH)2(H3IO6)]-。DPN体系实验产物的检测结果与DPC相同,且采用相似方法确定DPN溶液主要的氧化形态为[Ni(OH)2(H3IO6)2]2-和[Ni(OH)2(H3IO6)(H2IO6)]3-。预氧化体系实验产物检测结果显示在管道中NO被氧化为NO2；管壁内残渣中检测到亚硫酸盐、硫酸盐、亚硝酸盐和硝酸盐；后续吸收溶液中SO2的脱除产物为SO42-,而NO的脱除产物为NO3-,Hg0被氧化为Hg2+。热力学分析结果证实了反应发生的可能性和反应程度,同时显示在气相产物中可能存在少量的SO3、NO3、N2O5和N203。基于上述体系的同时脱硫脱硝脱汞宏观反应动力学实验研究,计算出DPC体系同时脱硫脱硝脱汞反应中SO2、NO和Hg0的分级数分别为1.32、2.08和1.58,反应的平均表观活化能分别为9.89kJ/mol、17.05kJ/mol和28.02kJ/mol。DPN体系同时脱硫脱硝脱汞反应中SO2、NO和Hg0的分级数分别为1.36、2.12和1.63,反应的平均表观活化能分别为12.54kJ/mol、21.27kJ/mol和33.03kJ/mol。预氧化体系同时脱硫脱硝脱汞反应中SO2、NO和Hg0的分级数分别为1.03、1.10和0.83,反应的平均表观活化能分别为6.84J/mol、19.15kJ/mol和11.85kJ/mol。
【作者】薛方明；
【导师】赵毅；
【作者基本信息】华北电力大学，能源环境工程，2014，博士
【关键词】同时脱硫脱硝脱汞；二过碘酸合铜；二过碘酸合镍；宏观反应动力学；脱除机理；过氧化氢；

【参考文献】
[1]余成锋.基于Rootkit技术Android系统木马程序的分析[D].广东工业大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[2]夏琼.基于生态位理论的中小企业竞争战略研究[D].中南林业科技大学,企业管理,2013,硕士.
[3]李彪,李亚智,杨帆.考虑复合材料层合板就地效应的强度理论[J].航空学报.
[4]史燕.锂基润滑脂流变特性与摩擦磨损性能相关性研究[D].哈尔滨工业大学,机械设计及理论,2014,硕士.
[5]宋伟.全日制体育硕士专业学位研究生培养方案研究[D].河北师范大学,体育教学,2012,硕士.
[6]池仁勇.区域中小企业创新网络的结点联结及其效率评价研究[J].管理世界,2007,01:105-112+121.
[7]张鑫.双原子分子的振动子模型[D].辽宁师范大学,理论物理,2003,硕士.
[8]吴俊,张家峰.规模收益递增、产业内贸易与要素禀赋理论[J].世界经济,2008,08:42-56.
[9]张新政.公司因素对证券分析师盈利预测准确性的影响[D].华中科技大学,企业管理,2012,硕士.
[10]陈晶.基于消息队列通信中间件的PDM与ERP系统集成的研究[D].河海大学,通信与信息系统,2004,硕士.
[11]胡建辉,李锦庚,邹继斌,谭久彬.变频器中的IGBT模块损耗计算及散热系统设计[J].电工技术学报,2009,03:159-163.
[12]宋雪.创业环境动态性、创业战略与企业绩效关系研究[D].吉林大学,企业管理,2014,硕士.
[13]尚博菲.土壤真菌多样性研究及塑料降解真菌菌株的筛选[D].吉林大学,微生物学,2013,硕士.
[14]游伟.希伯来圣经中的国王叙事分析[D].河北师范大学,英语语言文学,2014,硕士.
[15]李思霖.《五色土》教学设计[D].吉林大学,汉语国际教育,2012,硕士.
[16]杨丽娜,胡宏亮,朱波,金晓丽,邬飞波,张国平.西藏野生大麦与栽培大麦氮利用效率的基因型差异(英文)[J].浙江大学学报(农业与生命科学版),2014,02:155-164.
[17]李向阳.锌与稀土萃取分离工艺的研究[D].内蒙古科技大学,冶金工程,2014,硕士.
[18]王博.砖混结构中小学校舍抗震鉴定与加固[D].兰州理工大学,结构工程,2013,硕士.
[19]杨丹梅.中建一局大项目部薪酬体系再设计[D].首都经济贸易大学,工商管理（专业学位）,2014,硕士.
[20]孙璐露.基于博弈理论的医院工作场所暴力防范研究[D].吉林大学,社会医学与卫生事业管理,2014,硕士.
[21]石磊.国家政策执行的基层实践逻辑[D].华中师范大学,政治学理论,2014,硕士.
[22]任璐璐.石墨烯纳米复合材料的制备、结构及性能研究[D].复旦大学,2012.
[23]魏瑞.城市更新背景下的非历史性街区空间重构研究[D].内蒙古科技大学,建筑与土木工程,2014,硕士.
[24]特派记者吴生锋.坚持创新驱动加快转型升级[N].扬州日报,2015-06-25A01.
[25]易雪.个人经验转化为完整作品的设计方法探讨[D].中央美术学院,产品设计,2013,硕士.
[26]吴智铭,诸青.计算机管理信息系统的智能化问题[J].自动化学报,1989,06:561-568.
[27]陈珊珊.莺歌海盆地东方区黄流组储层评价[D].成都理工大学,油气田开发地质,2013,硕士.
[28]张卿汇.两类平行机排序问题的算法设计与分析[D].浙江理工大学,基础数学,2014,硕士.
[29]黄志杰.分离体机构运动学和动力学分析[D].重庆大学,工程力学,2014,硕士.
[30]陈小锋.我国湖泊富营养化区域差异性调查及氮素循环研究[D].南京大学,环境科学,2012,博士.
[31]卞清荣.统一电能质量调节器谐波检测与控制策略的仿真[D].太原科技大学,电力电子与电力传动,2013,硕士.
[32]汪奎.中外军体制与南朝刘宋政局[D].华东师范大学,中国古代史,2004,硕士.
[33]吴晓峰,王瑞华,陈玉明,潘恒,张晓军,殷世宏.计算机网络技术在高炉自控系统中的应用[J].冶金自动化,2003,04:60-62.
[34]D·F·泽泰拉夫·C·R·佩尔托,P·G·马蒂厄.可靠孤立速度异常的统计学分析[J].石油地球物理勘探,1976,S1:27-28.
[35]王姗.XBRL在资诚公司企业内部的应用研究[D].华中科技大学,会计,2013,硕士.
[36]张健.JY公司发展战略研究[D].重庆大学,2004.
[37]朱春仙.比较剖宫产施行全麻和硬膜外麻醉对胎儿影响的研究[D].浙江大学,外科学,2004,硕士.
[38]樊琨.村镇砌体结构民居橡胶垫隔震技术试验研究[D].长安大学,结构工程,2013,硕士.
[39]宋传超.社交网络中基于概率的可伸缩聚类算法研究[D].山东建筑大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[40]马松全.嵌入式行车距离测量系统的设计[D].长春工业大学,信号与信息处理,2013,硕士.
[41]朱传明.云概念相似性度量及其在数字水印中的应用研究[D].西南交通大学,信息安全,2013,硕士.
[42]杨昭.《孙行者》中阿新性格的解读[D].河北师范大学,英语语言文学,2012,硕士.
[43]林绍安.面向集群型中小企业的网络化信息服务平台研究与开发[D].浙江大学,计算机应用,2004,硕士.
[44]丁国盛.中英双语者词汇表征与加工的脑机制研究[D].北京师范大学,2001.
[45]贺欢.统计与规则相结合的中文分词模型设计与实现[D].西南交通大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[46]曲明媚.《红楼梦》两种英译本比较研究[D].中北大学,英语语言文学,2013,硕士.
[47]孙夏君.大连LNG项目船舶库存路径问题研究[D].大连海事大学,交通运输工程,2014,硕士.
[48]李娜.MAPKs通路在高糖诱导SD乳鼠心肌细胞凋亡中的作用[D].河北医科大学,内科学,2014,硕士.
[49]李端丹.芩栀鱼止咳方加减治疗痰热壅肺型咳嗽剂型疗效比较[D].湖北中医药大学,中医内科学（专业学位）,2013,硕士.
[50]余晓俊.圈养獐（Hydropotes inermis）繁殖行为和粪便性激素水平变化及两者相关性研究[D].华东师范大学,生态学,2013,硕士.