Mn/FeTi尖晶石对燃煤烟气中零价汞的脱除(2)
在中国，汞排放主要来源于金矿开采、水泥工业、化石燃料燃烧、金属冶炼。水泥工业的石灰石材料以及水泥窑所用的燃料产生的Hg0约占10%，这部分汞会以粉尘的形式进入土壤和大气。另外，约有40%的汞是采矿、冶炼和化工领域产生的，主要以工业废水的形式排入江河。中国的煤储量丰富而石油储量较少，70%的能源消耗依赖于煤炭，煤炭中的Hg由燃烧释放并随烟气排放到大气中，这部分汞占50%左右[3]。随着中国经济的发展以及人口的增长，煤的需求量将会持续增加，燃煤导致的汞污染状况将会愈加严峻。
1.2 燃煤烟气脱汞技术
燃煤烟气中的汞主要以三种形式存在，分别是元素汞（Hg0），二价汞（Hg2+）以及吸附在颗粒上的汞Hg (p)[4]。烟气中的 Hg (p) 可以被静电除尘器和袋式除尘器等设备捕集去除，Hg2+易溶于水，可以在湿法烟气脱硫阶段去除[5]，而Hg0则会随烟气进入环境中，没有有效的控制办法。目前，零价汞的脱除研究主要着眼于将其转化为吸附态的汞，或者氧化为二价汞。研究较多的方法有：SCR催化氧化法，吸附法，金属氧化物催化氧化法。
1.2.1 SCR催化氧化零价汞
选择性催化还原法（SCR）是目前主流的脱硝技术，在我国应用十分广泛。将SCR催化剂同时应用于氧化零价汞，对于燃煤电厂将具有重要的经济和环保意义。
针对商业SCR催化剂（V-W-Ti催化剂）协同脱汞的大量研究表明V-W-Ti催化剂具有良好的脱除零价汞的能力。当模拟烟气中存在HCl时，V-W-Ti催化剂对Hg0的氧化效率达到了95%以上[6]，但是在燃煤电厂的实际烟气条件下，Hg0的氧化效率却有显著下降。Senior在燃煤电厂对V-W-Ti催化剂的Hg0的脱除效果进行了测试，观测到暴露在飞灰中的催化剂对Hg0的氧化效率只有60%～80%[7]。
王小刚等[8]对V-W-Ti催化剂进行了改进，他们将其组分中的金属钒分别替换成铜、铁、锰、铈和一些贵金属，合成了新的催化剂。在对这些催化剂进行Hg0的脱除研究时发现，负载铜、铁、锰等金属的催化剂相较于传统的V-W-Ti催化剂有较明显的优势，改性SCR催化剂具有较好的研究前景。
1.2.2 吸附法脱除零价汞
目前，研究较多的吸附方法主要有活性炭吸附、飞灰吸附以及钙基吸附。
活性炭是一种常用的吸附剂，因其比表面积大、吸附能力强而被广泛应用于吸附各种污染物质。活性炭不仅可以吸附NO、SO2和HCl等小分子物质，还可以用来吸附Hg0 [9]，其研究方法主要有活性炭喷射法和固定床吸附法。活性炭喷射法[10]是将粉末状活性炭喷入烟气中进行Hg0吸附的方法，吸附过后的活性炭随烟气一起被除尘设备除去。将活性炭喷射技术与布袋除尘器联用，采用合适的C/Hg比，脱汞效率可以达到80%[11]。但是该方法的活性炭利用率较低，无法重复使用，成本较高。固定床吸附法是将活性炭安装在固定床中进行Hg0吸附脱除的方法。高洪亮等[12]对改性活性炭进行了固定床吸附Hg0的研究，结果表明浸渍MnO2或FeCl3以及渗硫的活性炭表面产生了特殊的官能团和孔隙结构，在实验过程发生了化学吸附，吸附效果有显著的提高。
飞灰吸附Hg0的原理与活性炭相似，但飞灰本身存在于烟气中，相较于活性炭更为廉价而易得，具有的研究价值。Hg0的氧化主要发生在飞灰粒子的碳位上，因此飞灰中未燃尽的碳（UBC）量与汞的氧化程度有很大的关系[13]。但飞灰的成分和性质与燃烧条件以及煤炭的性质有关，脱汞效率存在着很大的不确定性。
高洪亮等[14]对钙基催化剂的脱汞效果进行了研究，他们向电厂的燃煤中添加石灰石，观测到排入大气中的Hg0有一定程度的降低。但是，钙基催化剂的主要作用是吸附Hg2+，对于Hg0的吸附无明显效果，因此它的综合脱汞能力较弱，无法在在工业上广泛应用。