●目錄
前言
第1章 緒論 1
1.1 汞的排放及污染現狀 1
1.1.1 汞的危害 1
1.1.2 汞污染現狀 1
1.2 汞排放標準 7
1.2.1 部分國家與地區的汞排放標準 7
1.2.2 關於汞的水侯公約 10
1.3 燃煤煙氣汞控制技術研究現狀 11
1.3.1 汞在燃煤煙氣中的形態 11
1.3.2 常規煙氣淨化裝置對汞的脫除 12
1.3.3 碳基吸附劑脫汞技術 14
1.3.4 飛灰對汞的捕獲和氧化 15
1.3.5 鈣基吸附劑脫汞技術 15
1.3.6 貴金屬及金屬氧化物催化劑脫汞技術 16
1.4 中國汞排放控制研究進展 18
參考文獻 21
第2章 燃煤煙氣中汞的多相氧化反應動力學 28
2.1 燃煤煙氣中汞的均相反應動力學 28
2.1.1 燃煤煙氣中Hg/Cl/C/H/O/N/S均相反應動力學模型 28
2.1.2 燃煤煙氣中Hg/Br/Cl/C/H/0/N/S均相反應動力學模型 34
2.1.3 HC1與HBr形態轉化 38
2.1.4 不同均相反應動力學模型對比與驗證 40
2.2 燃煤煙氣中Fe203表面上Hg/Cl非均相反應動力學 45
2.2.1 燃煤煙氣中Fe2O3表面上Hg/Cl非均相氧化試驗 45
2.2.2 燃煤煙氣中Fe2O3表面上Hg/Cl非均相反應機理 51
2.2.3 燃煤煙氣中Fe203表面上Hg/Cl非均相反應動力學計算 61
2.3 燃煤煙氣中Fe203表面上Hg/Br非均相反應化學 66
2.3.1 燃煤煙氣中Fe2O3表面上Hg/Br非均相氧化試驗 66
2.3.2 燃煤煙氣中Fe2O3表面上Hg/Br非均相反應機理 71
2.3.3 燃煤煙氣中Fe2O3表面上Hg/Br非均相反應動力學計算 77
2.4 燃煤煙氣中汞的均相-非均相反應動力學 82
2.4.1 燃煤煙氣中Hg/Cl均相-非均相反應動力學模型 82
2.4.2 燃煤煙氣中Hg/Cl/Br均相-非均相反應動力學模型 89
2.4.3 燃煤電廠現場試驗模擬 95
參考文獻 96
第3章 基於密度泛函理論的SCR催化劑對汞的吸附和氧化反應機理1O 2
3.1 釩基SCR催化劑對汞的吸附與氧化反應機理1O 2
3.1.1 V205/TiO2表面模型的建立與計算方法1O 2
3.1.2 不同形態汞在V205/TiO2(001)表面的吸附 104
3.1.3 HC1在V205/TiO2(001)表面的吸附與分解 108
3.1.4 汞在V205/TiO2(001)表面的氧化反應路徑分析 109
3.1.5 煙氣成分對汞ftV2O5/TiO2(001)表面吸附的影響 113
3.2 MnO2基SCR催化劑對汞的吸附與氧化反應機理 119
3.2.1 MnO2表面模型的建立與計算方法 119
3.2.2 MnO2(110)表面弛豫分析與熱力學穩定性 121
3.2.3 不同形態汞在MnO2(110)表面的吸附 128
3.2.4 汞在MnO2(110)表面的氧化反應路徑分析 136
3.2.5 煙氣成分對汞在MnO2(110)表面吸附的影響 141
3.3 CeO2基30尺催化劑對汞的吸附與氧化反應機理 150
3.3.1 CeO2表面模型的建立與計算方法 151
3.3.2 CeO2(111)表面弛豫分析與熱力學穩定性 152
3.3.3 不同形態汞在CeO2(111)表面的吸附 157
3.3.4 汞在CeO2(111)表面的氧化反應路徑分析 160
3.3.5 煙氣成分對汞在CeO2(111)表面吸附的影響 164
參考文獻 169
第4章 SCR催化劑汞氧化脫除 178
4.1 V205/TiO2基催化劑對汞的催化氧化 178
4.1.1 試驗繫統 178
4.1.2 Ag-V205/TiO2催化劑對煙氣中汞的催化氧化 180
4.1.3 SiO2-V205/TiO2催化劑對煙氣中汞的催化氧化 187
4.1.4 MxCVV205/TiO2催化劑對煙氣中汞的催化氧化 199
4.2 CeO2/TiO2基催化劑對煙氣中汞的催化氧化 203
4.2.1 CeO2/TiO2催化劑對煙氣中汞的催化氧化 203
4.2.2 MnOx增強CeO2/TiO2催化劑性能及其機理研究 214
4.2.3 CuOx增強CeO2/TiO2催化劑對煙氣中汞的催化氧化 225
4.3 MnOx/TiO2催化劑脫硝脫汞一體化的研究 236
4.3.1 催化劑的制備和表征 236
4.3.2 脫硝試驗 238
4.3.3 煙氣組分對脫汞效率的影響 239
4.3.4 MnTi催化劑在不同模擬煙氣下同時脫硝脫汞 241
4.3.5 脫硝與脫汞之間的相互影響 246
4.4 SCR催化劑汞非均相氧化過程模擬 248
4.4.1 非均相催化理論 251
4.4.2 CeTi催化劑上汞氧化的Langmuir-Hinshelwood模型 255
參考文獻 260
第5章 濕法煙氣脫硫繫統萊還原釋放及控制 266
5.1 脫硫繫統中汞的分布 266
5.1.1 濕法脫硫繫統介紹 266
5.1.2 WFGD繫統內汞的含量分布 268
5.1.3 WFGD繫統設備對汞分布影響 270
5.2 脫硫繫統中汞的還原釋放 271
5.2.1 溫度對Hg2+還原釋放的影響 271
5.2.2 pH對Hg2+還原釋放的影響 272
5.2.3 O2濃度對Hg2+還原釋放的影響 274
5.2.4 SOt濃度對Hg2+還原釋放的影響 275
5.2.5 SCT濃度對Hg2+還原釋放的影響 276
5.2.6 CO2濃度對Hg2+還原釋放的影響 278
5.2.7 WFGD繫統中Hg2+還原釋放機理 279
5.3 脫硫漿液中汞的固定 280
5.3.1 燃煤機組WFGD繫統中汞的脫除 280
5.3.2 非碳基吸附劑對WFGD繫統中汞脫除的性能評價 282
5.4 WFGD繫統石膏中汞的分布和賦存形態 287
5.4.1 脫硫石膏中汞的含量 288
5.4.2 脫硫石膏中汞的形態 289
5.4.3 脫硫石膏中汞的浸出特性 297
參考文獻 299
第6章 改性礦物吸附劑脫親3O 2
6.1 試驗繫統和礦物吸附劑的選取 307
6.1.1 試驗繫統 307
6.1.2 礦物吸附劑結構 309
6.1.3 礦物吸附劑的選取及特征 312
6.2 熱活化礦物吸附劑的脫汞性能 315
6.2.1 礦物吸附劑的制備 315
6.2.2 礦物吸附劑的表征 315
6.2.3 熱活化礦物吸附劑的脫汞性能 319
6.2.4 溫度對礦物吸附劑脫汞性能的影響 320
6.2.5 硅酸鹽礦物吸附劑的脫汞機理 321
6.2.6 礦物吸附劑材料篩選 324
6.3 硫改性礦物吸附劑的脫汞性能 324
6.3.1 硫改性礦物吸附劑的制備和表征 324
6.3.2 無機S改性礦物吸附劑的脫汞性能 326
6.3.3 有機S改性礦物吸附劑的脫汞性能 328
6.3.4 S改性礦物吸附劑的脫汞機理 333
6.4 無機改性礦物吸附劑的脫汞性能 334
6.4.1 礦物吸附劑的制備和表征 334
6.4.2 CuCl2改性礦物吸附劑的脫汞性能及機理 335
6.4.3 NaC103改性礦物吸附劑的脫汞性能及機理 338
6.4.4 KBr改性礦物吸附劑的脫汞性能及機理 341
6.4.5 NaBr改性礦物吸附劑的脫汞性能及機理 341
6.4.6 KI改性礦物吸附劑的脫汞性能及機理 342
6.4.7 鋁柱撐蒙脫石改性礦物吸附劑的脫汞性能 346
6.4.8 金屬氧化物改性礦物吸附劑的脫汞性能 347
6.5 煙氣組分對改性礦物吸附劑脫汞性能的影響 348
6.5.1 煙氣組分對CuCl2改性礦物吸附劑脫汞性能的影響 349
6.5.2 煙氣組分對CuBr2改性礦物吸附劑脫汞性能的影響 351
6.5.3 煙氣組分對NaBr改性礦物吸附劑脫汞性能的影響 352
6.5.4 煙氣組分對單質S改性礦物吸附劑脫汞性能的影響 354
6.5.5 煙氣組分對MnO2改性礦物吸附劑的脫汞性能的影響 356
6.5.6 煙氣組分對Co304改性礦物吸附劑的脫汞性能的影響 359
6.6 礦物吸附劑的優選及脫汞機理 362
6.6.1 礦物吸附劑的優選及應用 362
6.6.2 礦物吸附劑的脫汞機理 364
6.6.3 礦物吸附劑的汞吸附動力學模擬 367
參考文獻 370
第7章 光催化氧化脫汞 376
7.1 納米TiO2復合物光催化脫汞研究 380
7.1.1 納米TiO2復合物的制備 380
7.1.2 納米TiO2復合物光催化試驗繫統與方案 380
7.1.3 納米TiO2復合物的表征 381
7.1.4 納米TiO2復合物光催化汞性能 384
7.2 鈦基納米纖維光催化脫汞 385
7.2.1 鈦基納米纖維的制備 385
7.2.2 光催化脫汞試驗繫統與方案 386
7.2.3 鈦基納米纖維的表征 387
7.2.4 鈦基納米纖維光催化脫汞性能 391
7.3 TASF納米復合材料光催化一體化脫除 393
7.3.1 TASF納米復合材料的制備 393
7.3.2 TASF光催化試驗繫統與方案 394
7.3.3 TASF納米復合材料的表征 395
7.3.4 TASF分別脫除SO2、N0和Hg0的性能 399
7.4 Ce摻雜TiO2納米纖維光催化脫汞 405
7.4.1 催化劑制備 405
7.4.2 光催化氧化試驗繫統與方案 406
7.4.3 數據處理 407
7.4.4 催化劑表征 408
7.4.5 Ce摻雜含量的影響 410
7.4.6 煙氣組分的影響 411
7.4.7 SO2和NO共同作用的影響 413
7.5 TiO2催化劑光纖反應器脫汞 414
7.5.1 催化劑制備 414
7.5.2 光催化試驗繫統與方案 415
7.5.3 催化劑表征 416
7.5.4 蜂窩陶瓷光纖反應器光催化脫汞性能 417
7.5.5 煙氣組分對蜂窩陶瓷光纖反應器光催化脫汞的影響 420
7.6 Ce摻雜蜂窩陶瓷光纖反應器光催化脫汞 428
7.6.1 催化劑制備 428
7.6.2 催化劑表征 429
7.6.3 CeO2/TiO2催化劑光催化脫汞試驗 431
7.6.4 煙氣組分對光催化脫汞性能的影響 432
7.7 鈦基納米材料光催化脫汞脫硫脫硝機理 435
7.7.1 TiO2-硅酸鋁纖維光催化脫汞脫硫脫硝機理 435
7.7.2 TiO2基納米纖維脫汞機理 439
參考文獻 441
第8章 飛灰及磁珠吸附劑脫汞 446
8.1 飛灰吸附劑脫汞 446
8.1.1 飛灰的物理特性對脫汞性能的影響 446
8.1.2 未燃炭含量對飛灰脫汞性能的影響 448
8.1.3 未燃炭的岩相組分及微觀形貌結構特征對飛灰脫汞性能的影響 451
8.1.4 飛灰中無機化學組分對脫汞性能的影響 455
8.1.5 煙氣組分對飛灰脫汞性能的影響 457
8.1.6 改性飛灰脫汞性能 464
8.1.7 改性飛灰吸附法脫汞工業化應用 465
8.2 磁珠脫汞性能研究 466
8.2.1 飛灰樣品的采集和磁珠分選 467
8.2.2 磁珠的物理化學特征 467
8.2.3 磁珠的脫汞性能及反應機理 475
8.3 改性磁珠脫汞 478
8.3.1 吸附劑的表征 478
8.3.2 吸附劑脫汞性能評價 481
8.3.3 吸附劑對汞的吸附和氧化機理分析 483
8.3.4 失活吸附劑的再生性能及其機理 493
8.3.5 吸附劑的再生性能穩定性 500
8.4 磁珠吸附劑噴射脫汞性能 501
8.4.1 試驗裝置繫統 501
8.4.2 初始煙氣汞濃度對脫汞性能的影響5O 2
8.4.3 吸附劑噴射量對脫汞性能的影響 503
8.4.4 吸附劑粒徑對脫汞性能的影響 503
8.4.5 煙氣溫度對脫汞性能的影響 504
8.4.6 煙氣組分對脫汞性能的影響 505
8.5 磁珠脫汞技術工藝 506
參考文獻 507
第9章 燃煤電廠超低排放對汞的協同脫除 512
9.1 鍋爐配置及超低排放技術路線 512
9.1.1 鍋爐配置 512
9.1.2 超低排放技術路線 513
9.2 采樣及測試方法 516
9.2.1 采樣工況及采樣點 516
9.2.2 煙氣中汞的含量和形態測試方法 516
9.2.3 固、液體產物中汞的含量和形態測試方法 517
9.2.4 分析方法 519
9.3 污染物控制裝置對汞遷移轉化的影響 519
9.3.1 SCR的協同脫汞性能分析 519
9.3.2 LTE對Hg的控制效果 523
9.3.3 ESP對Hg的控制效果 524
9.3.4 WFGD對Hg的控制效果 527
9.3.5 WESP對汞的控制效果 529
9.4 汞在各燃燒產物中的分布 531
9.5 污染物控制裝置的協同脫汞效率 534
9.6 污染物控制裝置協同脫汞優化 536
9.6.1 SCR協同脫汞的優化 536
9.6.2 LTE繫統汞協同控制的優化 537
9.6.3 ESP繫統汞協同控制的優化 537
9.6.4 WFGD繫統束協同控制的優化 537
9.6.5 WESP繫統汞協同控制的優化 538
參考文獻 538

我國是煤炭消費大國，也是人為汞排放大國，對燃煤煙氣汞污染的防治已經成為我國的重大戰略需求和研究熱點。本書詳細論述燃煤煙氣中汞的多相氧化反應動力學，闡明SCR脫硝催化劑對汞的非均相催化氧化機理，揭示濕法脫硫繫統中汞的再釋放及控制機制，介紹繫列廉價高效的非碳基脫汞吸附劑，並揭示汞的氧化和吸附機制，提出光催化煙氣脫汞技術，開發新型的光催化脫汞材料及反應器，闡明超低排放燃煤電廠汞的遷移轉化和排放行為。本書融入作者多年來的研究思想和成果，兼具理論性、資料性和實踐性，以期推動該領域科研和技術的發展。