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谈谈烟气生物质焦改性与其对烟气中汞吸附特性实验

收藏本文 2024-01-27 点赞:6217 浏览:16910 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:燃煤汞排放制约技术是继SO2和NO污染物排放制约的又一探讨热点。吸附剂喷射与常规大气污染制约设备结合是一种很有前景的燃煤电站汞污染制约技术,而如何获得高效、低廉的汞吸附剂是该技术成功运用的关键之一。由于生物质具有来源广泛、储量丰富、低硫、低氮、高灰焦活性以及零CO2净排放等特点,由此,开展生物质基吸附剂的制备及其对模拟烟气中汞吸附特性的探讨,具有重要的论述价值和工程运用前景。在自建的固定床热解/活化实验装置上,以桑树枝(MT)、核桃壳(NS)、麦秆(WS)和稻秆(RS)等四种生物质为原料,首先在不同热解条件下对四种生物质进行热解处理得到生物质热解焦;然后对生物质热解焦进行水蒸气活化处理得到蒸气活化焦;最后用不同的改性试剂2NaCl和NaBr)对蒸气活化焦进行改性处理得到改性焦。采取热重浅析仪、比表面积及孔隙结构浅析仪、扫描电镜能谱浅析仪(SEM-EDS)和傅里叶变换红外光谱浅析仪(FTIR)等对生物质原料、热解焦、蒸气活化焦和改性焦进行了浅析与表征。结果表明:1)在400~800℃热解温度下,随着热解温度升高,生物质焦比表面积呈现先升高后稍有下降的走势,总体而言,600℃热解下所制得生物质焦的孔隙结构和表面化学结构最佳:对四种生物质焦而言,核桃壳焦的孔隙结构最佳,其次为桑树枝焦和麦秆焦,稻秆焦的孔隙结构最差。2)蒸气活化可以显著改善生物质焦的孔隙结构,同时生物质焦的含氧量也有所增加。3)经H2O2改性后生物质焦的比表面积和表面羟基官能团数量均有所增加;而经卤化物改性后生物质焦的孔隙结构变差,但表面卤族元素和含氯官能团数量均显著增加。在自建的固定床吸附试验台上,开展生物质热解焦对模拟烟气中汞吸附特性的实验探讨,浅析了反应温度、汞初始浓度、热解温度等对汞吸附效果的影响。结果表明:1)在吸附反应温度为60~120℃的实验范围内,吸附反应温度为60℃时单位生物质热解焦的汞吸附量最大,随着反应温度的升高,单位生物质热解焦汞吸附量显著降低。2)随着汞初始浓度的增加,单位热解焦的汞吸附量有所减小。3)对四种生物质热解焦而言,核桃壳焦的吸附效果最好,其次是桑树枝焦和麦秆焦,稻秆焦的吸附效果最差。4)在热解温度为400~800℃范围内,600℃热解下所得生物质焦的吸附效果最好,400℃热解焦吸附效果最差。在自建的固定床吸附试验台上,开展生物质蒸气活化焦和改性焦对模拟烟气中汞吸附特性的实验探讨,浅析了蒸气活化、改性剂和模拟烟气组分等因素对汞吸附效果的影响和规律。结果表明:1)蒸气活化可以显著提升蒸气活化焦对汞的吸附量。2)H202改性焦随着反应温度的升高,单位汞吸附量降低,汞吸附效率下降,最佳吸附温度为60℃; ZnCl2改性焦随着反应温度的增加呈先增大后减小的走势,反应温度为90℃时汞吸附效果最好。3)经过H2O2、ZnCl2、NaCl和NaBr浸渍改性后所得生物质改性焦的汞吸附量显著上升;对不同的改性焦而言,负载ZnCl2的MT600-A-ZC(5%)焦对汞吸附性能最佳,其单位汞吸附量29.55μg/g,为活化焦的3.37倍。4)随着模拟烟气中8O2浓度增大,改性焦吸附效率下降;模拟烟气中NO组分对汞吸附特性影响并不显著,对MT600-A-HO型改性焦而言,其对汞吸附效果有一定的推动作用;模拟烟气中S02和NO同时有着时,其对汞吸附效率有一定的抑制作用。关键词:生物质论文汞论文生物质焦论文改性论文模拟烟气论文烟气脱汞论文吸附特性论文

    摘要3-5

    Abstract5-7

    目录7-10

    第1章 绪论10-21

    1.1 课题探讨的背景10-13

    1.1.1 我国能源形势与燃煤烟气污染近况10

    1.1.2 汞的危害及其排放特性10-12

    1.1.3 生物质资源及其利用技术概况12-13

    1.2 燃煤汞排放制约技术探讨近况13-16

    1.2.1 燃烧前脱汞13

    1.2.2 燃烧中脱汞13

    1.2.3 燃烧后脱汞13-16

    1.3 生物质焦制备的探讨近况16-18

    1.3.1 生物质种类的影响16-17

    1.3.2 热解温度的影响17

    1.3.3 水蒸气活化的影响17

    1.3.4 改性试剂的影响17-18

    1.4 碳基吸附剂对汞吸附性能的探讨近况18-20

    1.4.1 吸附温度的影响18

    1.4.2 汞初始浓度的影响18-19

    1.4.3 烟气气氛的影响19-20

    1.5 探讨内容20

    1.6 本章小结20-21

    第2章 实验装置和策略21-36

    2.1 生物质热解焦的制备21-23

    2.1.1 实验装置21-22

    2.1.2 实验策略与步骤22-23

    2.2 生物质蒸气活化焦的制备23-24

    2.2.1 实验装置23-24

    2.2.2 实验策略与步骤24

    2.3 生物质改性焦的制备24-27

    2.3.1 实验试剂及仪器24-25

    2.3.2 实验策略与步骤25-27

    2.4 固定床汞吸附的实验装置与策略27-32

    2.4.1 实验装置27-30

    2.4.2 实验策略与步骤30-31

    2.4.3 汞吸附性能的评价31-32

    2.5 主要浅析测试仪器和策略32-35

    2.5.1 汞浅析仪32-33

    2.5.2 烟气浅析仪33

    2.5.3 热重浅析仪33-34

    2.5.4 比表面积及孔隙结构浅析仪34

    2.5.5 扫描电镜与能谱(SEM-EDS)浅析仪34-35

    2.5.6 红外光谱(FTIR)浅析仪35

    2.6 本章小结35-36

    第3章 生物质与生物质焦的浅析与表征36-51

    3.1 生物质焦的制备策略和命名规则36-37

    3.2 生物质原料的特性浅析37-40

    3.2.1 工业浅析和元素浅析37

    3.2.2 热重浅析37-38

    3.2.3 比表面积及孔隙结构浅析38-39

    3.2.4 扫描电镜(SEM)浅析39-40

    3.3 生物质热解焦的特性浅析40-44

    3.3.1 比表面积及孔隙结构浅析40-41

    3.3.2 扫描电镜与能谱(SEM-EDS)浅析41-43

    3.3.3 红外光谱(FTIR)浅析43-44

    3.4 生物质活化焦的特性浅析44-46

    3.4.1 比表面积及孔隙结构浅析44

    3.4.2 扫描电镜与能谱(SEM-EDS)浅析44-45

    3.4.3 红外光谱(FTIR)浅析45-46

    3.5 生物质改性焦的特性浅析46-49

    3.5.1 比表面积及孔隙结构浅析46-47

    3.5.2 扫描电镜与能谱(SEM-EDS)浅析47-49

    3.5.3 红外光谱(FTIR)浅析49

    3.6 本章小结49-51

    第4章 热解焦汞吸附性能的实验探讨51-57

    4.1 引言51

    4.2 实验条件51

    4.3 生物质热解焦对汞吸附特性影响51-56

    4.3.1 反应温度的影响51-53

    4.3.2 汞初始浓度的影响53-54

    4.3.3 生物质种类的影响54-55

    4.3.4 生物质热解温度的影响55-56

    4.4 本章小结56-57

    第5章 改性焦汞吸附性能的实验探讨57-71

    5.1 引言57

    5.2 实验条件57

    5.3 蒸气活化对汞吸附特性的影响57-59

    5.4 改性焦对汞吸附特性的影响59-69

    5.4.1 改性试剂的影响59-62

    5.4.2 反应温度的影响62-64

    5.4.3 烟气组分的影响64-69

    5.5 本章小结69-71

    第6章 全文总结与倡议71-74

    6.1 全文总结71-72

    6.2 倡议72-74

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