[發(fā)明專利]一種基于臭氧/過氧化氫產(chǎn)生自由基脫汞的方法及系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410214297.1
• 申請日: 2014-05-20
• 公開（公告）號: CN103990366A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉楊先;王燕;張軍;吳東波
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號: B01D53/78
• 分類號: B01D53/78;B01D53/64
• 代理公司: 南京知識律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及燃燒煙氣污染物控制領(lǐng)域，具體涉及一種臭氧/過氧化氫產(chǎn)生自由基脫汞的方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

汞是一種劇毒性的重金屬痕量元素，對人體健康和生態(tài)環(huán)境具有極大的危害。我國是世界第一大煤炭消費(fèi)國，能源結(jié)構(gòu)中煤炭的比例高達(dá)75％，并且這種格局在今后相當(dāng)長的一段時間內(nèi)仍不會有大的改變。隨著燃煤污染物大氣環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，預(yù)計在不久的將來，燃煤煙氣汞污染控制標(biāo)準(zhǔn)的出臺將是必然趨勢。

國內(nèi)外學(xué)者在研究脫汞新理論和新技術(shù)領(lǐng)域做了大量卓有成效的工作。目前，在眾多脫汞方法中，吸附劑吸附和濕法洗滌被認(rèn)為是燃煤煙氣脫汞領(lǐng)域的兩個最有發(fā)展?jié)摿Φ闹髁髅摴夹g(shù)。

濕法洗滌脫汞技術(shù)中研究最多的是應(yīng)用現(xiàn)有的濕法煙氣脫硫系統(tǒng)聯(lián)合洗滌脫汞。該技術(shù)可以實現(xiàn)較高的Hg²⁺(g)脫除率，但是對難溶的Hg⁰(g)沒有明顯的脫除效果，部分氧化態(tài)汞還可能被還原為單質(zhì)汞。不少學(xué)者嘗試用一些氧化技術(shù)在脫硫塔前將煙氣中的Hg⁰(g)先氧化為Hg²⁺(g)，然后再用濕法煙氣脫硫系統(tǒng)洗滌脫除Hg²⁺(g)。目前研究較多的選擇性催化還原(SCR)催化氧化脫汞可實現(xiàn)部分Hg⁰(g)轉(zhuǎn)化為Hg²⁺(g)，但脫汞效果受到燃煤組分﹑催化劑類型﹑燃燒方式以及燃燒器結(jié)構(gòu)的明顯影響，相關(guān)催化氧化機(jī)理仍不十分清楚。其它氧化技術(shù)，例如等離子體氧化﹑光催化氧化和臭氧氧化等尚處于實驗室探索階段。利用高錳酸鉀﹑過硫酸鉀和亞氯酸鈉等傳統(tǒng)氧化劑在吸收塔中氧化吸收Hg⁰(g)也取得了良好效果，但也存在吸收劑昂貴或產(chǎn)物成分復(fù)雜難處理等不足，相關(guān)技術(shù)還有待于進(jìn)一步完善。

吸附法主要是通過活性炭或者其它吸附劑吸附煙氣中的Hg²⁺(g)和Hg⁰(g)，先將其轉(zhuǎn)化為顆粒汞，然后利用現(xiàn)有的除塵設(shè)備將其捕獲而達(dá)到脫汞目的。目前研究較多且技術(shù)最成熟的活性炭吸附法具有較高的脫汞效率，但應(yīng)用成本極高，企業(yè)難以承受。

公開的發(fā)明專利CN201310684668，CN201310683054，CN201310648097，采用紫外光直接照射脫除煙氣中的汞，而公開的發(fā)明專利CN201010296592采用紫外光催化過氧化氫產(chǎn)生羥基自由基氧化脫除煙氣中的汞。以上方法雖然能取得一定的脫汞效果，但由于紫外光穿透距離極短，尤其是實際燃煤煙氣中含有大量的顆粒物，會嚴(yán)重影響紫外光的有效輻射距離。另外，長期使用后紫外燈表面會沉積大量的污垢，從而惡化系統(tǒng)的長期運(yùn)行效率，甚至有可能導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行失效。

綜上所述，目前還沒有一種適合于大規(guī)模商業(yè)化的燃煤煙氣脫汞技術(shù)。因此，在完善現(xiàn)有脫汞技術(shù)的同時，積極開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的新型燃煤煙氣脫汞技術(shù)具有重要理論和現(xiàn)實意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明公開了一種臭氧/過氧化氫產(chǎn)生自由基脫汞的方法及系統(tǒng)，利用臭氧/過氧化氫產(chǎn)生自由基氧化脫除煙氣中的單質(zhì)汞。

本發(fā)明系統(tǒng)的反應(yīng)過程原理：

臭氧/過氧化氫雙氧化劑首先是釋放了具有強(qiáng)氧化性的羥基自由基，具體過程可用如下的化學(xué)反應(yīng)(1)表示：

H₂O₂+2O₃→2·OH+3O₂??(1)

2、產(chǎn)生的強(qiáng)氧化性的羥基自由基可將煙氣中的Hg⁰氧化成Hg²⁺，從而達(dá)到脫除目的：

·OH+Hg⁰→HgO+H·??(2)

3、反應(yīng)產(chǎn)生的Hg²⁺能夠被添加的S²⁺吸收并反應(yīng)生成難溶的HgS沉淀物，然后經(jīng)過沉淀分離后回收利用：

Hg²⁺+S^2-→HgS↓??(3)

4、汞被分離后剩下的殘液可通過回流裝置回流到反應(yīng)器內(nèi)繼續(xù)參與反應(yīng)，以節(jié)約水資源和減少污水排放。

為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案及要求如下：