第1章緒論001
11煤及其燃燒產物飛灰001
12飛灰綜合利用004
13汞排放及其危害006
14飛灰與汞的作用研究現狀011
15本章小結012
參考文獻012

第2章飛灰特性017
21飛灰形成機理017
22飛灰表面形貌特征019
2素分析026
24飛灰粒度分布特征029
25飛灰的SAXS扇形積分及分形維數計算030
26本章小結031
參考文獻032

第3章飛灰中汞含量及其形態034
31飛灰中的汞含量034
32飛灰中碳對汞的影響037
33飛灰中無機物對汞的影響044
34本章小結049
參考文獻050

第4章飛灰的汞吸附特性054
41飛灰特性對汞吸附的影響054
411飛灰比表面積對汞吸附的影響055
412飛灰粒徑分布對汞吸附的影響056
42煙氣成分對脫汞效果的影響060
421HCl對脫汞效果的影響061
422NOx對脫汞效果的影響063
423SOx對脫汞效果的影響066
424H2O對脫汞效果的影響068
43飛灰改性對脫汞效果的影響070
431飛灰鹵素改性對脫汞效果的影響071
432Mn、Ce和Fe改性飛灰對汞吸附脫除的影響072
433S改性碳基材料對汞脫除的影響073
44本章小結075
參考文獻076

第5章飛灰成分對汞吸附的影響080
51活性炭和飛灰中未燃盡炭對汞吸附的影響080
511活性炭對汞吸附的影響081
512飛灰中未燃盡炭對汞吸附的影響095
52飛灰中無機物對汞吸附的影響101
521飛灰化學組分對汞的催化作用101
522TiO2負載飛灰對汞的催化作用102
53靜電除塵器對煙氣汞的脫除控制107
531工況1下靜電除塵器對煙氣汞的脫除108
532工況2下靜電除塵器對煙氣汞的脫除112
533靜電除塵器對汞的作用分析114
54本章小結115
參考文獻116

第6章飛灰和汞的作用機理119
61量子化學分析的引入119
62酸性氣體對飛灰汞吸附的作用機理120
621碳表面模型的建立與優化121
622表面吸附SO3的結構分析122
623SO3對碳表面吸附汞的影響125
63無機物對飛灰汞吸附的作用機理130
631H2SO4浸漬碳表面汞吸附機理的研究131
632Hg/Al2O3界面的原子和電子結構的理論研究139
64飛灰汞吸附動力學模型142
641吸附理論142
642燃煤飛灰吸附汞的數學模型143
643燃煤飛灰與煙氣汞作用機理的數值模擬146
65本章小結154
參考文獻155

第7章飛灰脫除煙氣汞的技術應用159
71模擬飛灰制備及其汞吸附159
711無機礦物質組分及未燃盡炭對煙氣汞形態的影響159
712氧化鐵晶型對煙氣汞形態的影響165
72改性飛灰光催化脫汞167
721改性飛灰樣品的制備167
722改性飛灰樣品的形貌特征168
723改性飛灰樣品對煙氣汞的光催化脫除特性170
73磁化學在飛灰脫汞中的應用175
731磁性/非磁性飛灰光催化脫汞特性176
732飛灰摻混Fe2O3後光催化脫汞特性178
733飛灰摻混Fe3O4後光催化脫汞特性180
74本章小結182
參考文獻183

索引186

為了滿足經濟社會發展需要而進行的化石能源轉化過程，對生態環境和人類健康帶來了危害，其中燃煤煙氣污染物排放問題尤為突出。汞、砷、硒、鉛等重金屬的高毒性日益引起人們的重視，汞及其化合物可通過呼吸道、皮膚或消化道等不同途徑侵入人體，造成神經異常、齒齦炎、震顫等中毒表現甚至死亡。控制汞等重金屬的排放是大氣污染治理的重要課題之一。同時，燃煤煙氣排放也是造成汞等重金屬污染的主要人為來源，因此，燃煤煙氣重金屬排放的治理對我國汞等重金屬污染治理和生態環境保護具有重要意義。

向煙道中噴射活性炭粉末，是煙氣脫汞為成熟的技術之一，但成本較高。飛灰作為燃煤電廠的副產物，主要應用於建材、築路及資源回收等方面。近年來的研究發現，燃煤電廠飛灰具有吸附、催化氧化煙氣中汞的特性，與其他汞吸附劑相比，飛灰在經濟上具有明顯的優勢，為推動燃煤電廠汞污染治理提供了新的方向。但是，飛灰的汞吸附效率低，且成分非常復雜，與汞的作用機理尚不清楚，提高飛灰吸附效率的方法較為匱乏，因此，改進飛灰性能、提高汞的脫除效率，是飛灰應用於汞污染治理的關鍵。

近20年來，作者一直從事汞等重金屬污染治理的研究，有幸與諸多同仁一起經歷了汞污染治理的高速發展期。本書試圖較全面地梳理和總結飛灰淨化煙氣汞的研究成果，特別關注近年來飛灰淨化煙氣汞的新理論、新方法、工業應用新技術，並將汞吸附的基礎理論與飛灰材料研究和技術開發有機融合，闡述飛灰淨化煙氣汞的原理和方法，為飛灰作為汞吸附劑的技術研發路徑盡微薄之力。

本書按飛灰的基本特性、飛灰脫汞的性能以及飛灰脫汞的技術應用等展開，對飛灰脫汞的基礎科學問題和關鍵技術進行較為繫統的論述。第1章綜述了汞排放的危害及飛灰與汞作用的研究進展。第2章分析飛灰特性，闡述飛灰的形成機理，分析燃煤電廠飛灰顆粒的表面形貌和質量分布，並對飛灰顆粒進行了晶體結構分析，確定燃煤電廠飛灰素分布。第3章闡述飛灰中的汞含量及形態分布，探究了飛灰中的碳及無機物組分與飛灰中汞的作用規律及其對汞形態分布的影響。第4章闡述飛灰的汞吸附特性，研究了飛灰的物理特性、煙氣組分、飛灰改性等對汞吸附的影響，分析了飛灰比表面積、顆粒粒徑等對汞吸附的影響，闡素改性飛灰及錳、鐵、鈰等金屬氧化物改性飛灰對汞脫除的影響機制。第5章闡述飛灰成分對汞吸附的影響，分析飛灰中碳含量、碳形式及碳表面官能團對汞吸附的影響，探究了飛灰中的無機物特別是含量較多的硅鋁氧化物對汞吸附的作用規律。第6章闡述飛灰和汞的作用機理，采用量子化學方法在分子、原子尺度上研究飛灰與汞之間的關繫，揭示飛灰吸附汞的機理，並從吸附熱力學和動力學的角度綜合考慮，建立汞的均相反應熱力學模型，研究了不同工況對汞熱力學平衡形態的影響。第7章涉及飛灰脫除煙氣汞的技術應用，特別關注飛灰對汞的高效脫除技術及其應用前景，包括模擬飛灰的制備及脫汞的應用、改性飛灰脫汞的應用，光催化、磁化學方法在脫汞中的應用等。

本書基本素材主要取自作者研究團隊多年來的研究成果，同時彙集了國內外飛灰淨化煙氣汞的研究成果，撰寫過程中得到許多國內外同行的鼓勵和大力支持，在此表示衷心感謝。感謝課題組師生10餘年來的研究工作，特別感謝瀋敏強、潘雷、王鵬、陳潔鶴、張錦紅、凌楊、關昱、張禛、馮維、田玉琢、張會、張霞、秦煌、王潤、季仲昊、鄒建術、郭建文、賈燾、張釗鵬、周敏、謝夏林、楊鈴濤、劉國龍、王方軍、郝兩省、洪劍東等在實驗研究、文獻整理、圖片處理和文字校對等方面的貢獻。

取得的研究成果得到國家自然科學基金（52076126、50806041、21237003、51606115）、*留學回國人員科研基金、上海市自然科學基金（18ZR1416200、16ZR1413500）等的資助，特此感謝。

限於作者水平和精力，書中難免存在不足和疏漏，懇請廣大讀者和同行專家批評指正！