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1、固体吸附剂对痕量重金属的吸附作用林荣旺（华南师范大学化学与环境学院,0224024404）[摘要]本文阐述了,通过实验证明了吸附剂对不同的重金属元素的吸附有选择性.最后对吸附剂吸附重金属元素的机理做了阐述,吸附剂吸附重金属元素是通过物理吸附和化学吸附,其中它们在吸附过程中是共存的.[关键词]固体吸附剂痕量重金属吸咐ABSTRACT:Thistextelaboratedthatprovedtheadsorbentthroughanexperimenttoadsorbtheselectivitytothedif
2、ferentheavymetalschemicalelement.Didtoelaboratetothemechanismthattheadsorbentadsorbtheheavymetalschemicalelementfinally,theadsorbentadsorbstheheavymetalschemicalelementtoadsorbthroughaphysicstoadsorbwithchemistry,amongthem.KEYWORDS:Solidadsorbent;Littlehea
3、vymetals;Absorb1.前言煤中含有多种不同物理化学形态的痕量元素,在燃烧过程中,部分易挥发的痕量元素会释放出并以气相存在,当温度降低到低于重金属元素及其化合物露点温度时,重金属蒸汽通过一系列的物理化学变化形成很小的气溶胶核或在周围已存在的颗粒上冷凝,富集在亚微米颗粒上，(1)其凝结的数量与痕量元素的挥发性及灰粒比表面积的大小有很大关系,而痕量元素的挥发性是与痕量元素在煤中的赋存形态以及燃烧工况(主要是温度和气氛)等因素有关;灰粒比表面积的大小则与灰粒粒径和孔隙结构特性因素有关.这些因素均表现出物
4、理吸附的特征.实际上,对于痕量元素,除了物理吸附外,还存在着化学吸附.这是由于灰粒含有多种矿物质组分,包括多晶体的聚合物,非晶体和玻璃状矿物质,其主要成分为K,Na,Ca,Si,Fe,Al和Ti等,主要以氧化物,硅酸盐和铝硅酸盐形式存在.当然,灰粒里面还存在一些痕量元素,一般都以非水溶性形态存在于硅酸盐和铝硅酸盐晶格上,这些矿物质组分在一定温度条件下可以和痕量元素蒸气发生化学反应,以新的化合物吸附在灰粒上.显然,这种化学吸附与痕量元素物理化学性质,灰中矿物组分以及烟温等因素有关.尽管电站锅炉的除尘设备对灰尘
5、的捕获效率很高(>99%),但对于细微颗粒的捕获率比较低,使得相当一部分亚微米颗粒进入到大气中,给环境造成很大的危害.在煤燃烧过程中控制痕量元素的排放相当困难,大量的研究表明燃烧中添加固体吸附剂或在尾部烟道喷入吸附剂被广泛认为是一项有前景的重金属元素控制技术,它通过物理吸附和化学反应固定痕量金属化合物,并将它们转化为对环境无害的形式.Jyh2CherengCheng对烟气中的重金属蒸气的清除非常有效.吸附过程是一个包含有吸附,凝结,扩散和化学反应的复杂过程.吸附剂的吸附效率与重金属元素种类,吸附剂特性,喷入
6、模式,运行温度/燃烧气氛以及空气流动速率等因素有关.目前,使用固体吸附剂对捕获重金属总量的研究较多,对控制过程中排放颗粒物的重金属的形通过实验研究了不同燃烧条件下不同吸附剂对重金属元素的控制,发现燃烧中吸附剂对重金属吸附效率与元素种类,吸附剂种类和燃烧条件有关.(2)2试验结果及讨论有关实验台架和方法在文献中有详细的介绍.实验过程中,保持总的空气过剩系A为1.30,分级风量占总风量30%,实验采用河北义马烟煤(Wad为0.46%;Aad为32.22%;Vad为22.18%;FCad为45.14%).吸附剂有
7、CaO,方解石,灰质白云石和高岭土,组分及结构参数见表1.煤飞灰从炉膛底部过取样管来采集,采集的灰样消解后用ICP-AES测定痕量元素的含量,如表2所示;实验中将吸附剂与煤粉按2%的比例均匀混合一起送入炉膛燃烧.2.1不同的吸附剂吸附效果对Co,Cr,Ni元素来说,高岭土的吸附效果最好,被吸附在灰中的元素浓度分别为18.14,104.02,133.56Lg/g;对Be元素,灰质白云石的吸附效果最好,灰中浓度为8.36Lg/g;CaO则对Cu元素的吸附效果最好,灰中浓度为148.95Lg/g.而在分级情况下,
8、对元素Be,Cr,Ni,灰质白云石的效果最好,灰中浓度分别为8.36,89.67,89.57Lg/g;对Co和Cu,高岭土的吸附最好,灰中浓度分别为16.55和135.94Lg/g.综合考虑这5种元素,高岭土的吸附效果最好,灰质白云石效果比较好,一方面其比表面积大,吸附剂与痕量元素化合物接触面大;另一方面,这两种吸附剂的有效活性位比较多.CaO尽管小孔多,比表面积大,但由于在燃烧过程中容易发生烧结,孔被堵塞,阻碍
