專利名稱：一種利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的煙氣汞排放控制技術(shù)，尤其是涉及一種利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，汞是一種有毒污染物。它不僅對(duì)人體健康產(chǎn)生直接或間接的危害，而且由于其具有生物累積性和不易降解等特點(diǎn)，對(duì)環(huán)境的危害也非常大。在眾多汞排放源中，燃煤煙氣中汞的排放量占很大比重，中國(guó)的燃煤汞排放占全國(guó)汞排放的40%左右，所以控制燃煤煙氣中的汞排放十分關(guān)鍵。燃煤煙氣中的汞主要以三種形態(tài)存在零價(jià)汞(Hg°)，氧化汞(Hg2+)和顆粒態(tài)汞 (Hgp) 0其中，Hg2+和Hgp可以通過現(xiàn)有的空氣污染控制設(shè)備，如靜電除塵器，煙氣脫硫設(shè)備等去除。然而，煙氣中的Hg°易揮發(fā)，難溶于水，不容易被有效去除。而根據(jù)燃煤性質(zhì)不同， Hg0在煙氣總汞中的比例一般在20 70%，因此，Hg0的去除是煙氣汞排放控制的難點(diǎn)，找到一條將Hg°快速轉(zhuǎn)化為Hg2+或Hgp的有效途徑，充分發(fā)揮現(xiàn)有空氣污染控制設(shè)備的除汞能力非常關(guān)鍵。當(dāng)前，大多數(shù)國(guó)家煙氣除汞主要采用活性炭煙氣噴射技術(shù)，其對(duì)Hg°的去除效率也不理想，而且過多的使用活性炭不但會(huì)增加成本，還會(huì)使飛灰中含炭量過高，以致影響其綜合利用。也有人嘗試采用催化氧化Hg°，不過目前仍難找到長(zhǎng)期高效且具有一定抗二氧化硫影響的催化劑。因此，向燃煤煙氣中噴入氧化劑直接對(duì)Hg°進(jìn)行氧化的方法是最簡(jiǎn)單有效的煙氣除汞方法。中國(guó)專利CN200910095344. 4號(hào)公開了一種利用臭氧同時(shí)脫硫脫硝的技術(shù)，由于臭氧對(duì)零價(jià)汞有一定的氧化作用，因此也可以利用臭氧去除煙氣中的汞，從而實(shí)現(xiàn)硫氧化物、氮氧化物與汞的同步去除。但是臭氧對(duì)零價(jià)汞的氧化速率較慢，在較短的接觸時(shí)間內(nèi)，不能有效地氧化煙氣中的零價(jià)汞，因此，單純使用臭氧不能達(dá)到理想的零價(jià)汞去除效果，不能滿足工業(yè)脫汞要求。中國(guó)專利CN2008102(^641. X號(hào)公開了一種利用氯化溴復(fù)配液去除煙氣零價(jià)汞的方法。然而，使用氯化溴作為氧化劑消耗量較大，且其與零價(jià)汞的反應(yīng)速率還有待提高。研究表明，在極少量氯化碘的作用下，臭氧對(duì)零價(jià)汞的氧化速率能得到極大地提高，有效地去除煙氣中的零價(jià)汞。由于氯化碘的使用量很少，且殘留物可以經(jīng)隨后的煙氣污染控制裝置去除，所以不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種速率快、成本低、不會(huì)產(chǎn)生二次污染的利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法，其特征在于，該方法包括以下幾個(gè)步驟第一步，將臭氧和氯化碘注入煙道中，其中注入后煙氣中臭氧的濃度為5 500ppm,氯化碘濃度為0. 5-5ppm ；
第二步，臭氧和氯化碘在注入煙氣后迅速與煙氣和飛灰混合，并將煙氣中的零價(jià)汞氧化為二價(jià)汞；第三步，反應(yīng)后的煙氣通入除塵裝置中，將氣相和附著在飛灰上的二價(jià)汞和顆粒態(tài)汞去除；第四步，將后續(xù)煙氣通入脫硫裝置中，將煙氣中的氣態(tài)二價(jià)汞，殘留的氯化碘一并去除。所述的氯化碘的形態(tài)為氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)中的一種或其組合。所述的臭氧和氯化碘注入煙道中的形式包括先將臭氧與氯化碘進(jìn)行混合反應(yīng)， 然后將混合物注入煙道中；或者將臭氧與氯化碘同時(shí)注入煙道中，使其在煙道中混合反應(yīng)； 或者在煙道中原位產(chǎn)生臭氧并注入氯化碘。所述的煙道中煙氣溫度為100-250°C時(shí)，將臭氧和氯化碘注入煙氣中。所述的煙道位于煙氣除塵裝置的前端或脫硫裝置的前端。由于臭氧直接氧化零價(jià)汞的速率較低，不能滿足工業(yè)應(yīng)用要求，通過加入微量的氯化碘，可以大大加快臭氧對(duì)零價(jià)汞的氧化速率，從而快速有效地去除煙氣中的零價(jià)汞，而且反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣等物質(zhì)對(duì)環(huán)境沒有二次污染。所述方法將一定量的臭氧和氯化碘以一定形式連續(xù)注入煙氣中，利用氯化碘強(qiáng)化臭氧對(duì)零價(jià)汞的氧化，使其轉(zhuǎn)化為二價(jià)汞，再通過除塵裝置、脫硫裝置的處理，將氣相和附著在飛灰上的二價(jià)汞和顆粒態(tài)汞去除，并將煙氣中殘留的少量氯化碘一并去除。通過上述方法，可以有效地去除煙氣中的零價(jià)汞，而且臭氧氧化后生成的氧氣不會(huì)對(duì)環(huán)境中造成二次污染。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下一些優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明利用氯化碘可以顯著提升臭氧對(duì)煙氣中零價(jià)汞的氧化速率；2、本發(fā)明使用的氯化碘用量非常少，成本較低，且氧化產(chǎn)物不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染；3、本發(fā)明與常用的煙氣脫硫裝置結(jié)合使用，既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣汞排放的有效控制，又不增加設(shè)備成本；4、本發(fā)明還適用于垃圾焚燒爐、金屬冶煉、廢汞回收等行業(yè)的煙氣汞排放控制。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。研究表明，在氯化碘作用下的臭氧具有較強(qiáng)的氧化性能，能快速將煙氣中的零價(jià)汞氧化為二價(jià)汞。在相同的除汞效率前提下，使用微量氯化碘以后，臭氧對(duì)零價(jià)汞的氧化速率顯著提升，可以滿足工業(yè)應(yīng)用要求。下面對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。本發(fā)明的主要目的是將煙氣中的零價(jià)汞轉(zhuǎn)化為易被去除的二價(jià)汞，因此本發(fā)明方案中實(shí)施過程中，重點(diǎn)以實(shí)現(xiàn)零價(jià)汞的高效氧化為目標(biāo)。實(shí)施例1利用一個(gè)體積為IOOOmL的密封不銹鋼罐作為反應(yīng)器，在反應(yīng)器內(nèi)表面涂上石蠟以減少表面對(duì)零價(jià)汞的吸附作用。將反應(yīng)器加熱到140°C，向反應(yīng)器中分別加入Hgtl和臭氧、氯化碘，使反應(yīng)器內(nèi)Hg°、臭氧、氯化碘的濃度分別為0. 2ppm、10. Oppm, 1. Oppm0經(jīng)過300秒的反應(yīng)時(shí)間，Hg0的氧化去除效率達(dá)到了 80%以上。實(shí)施例2利用一個(gè)直徑為27mm，長(zhǎng)度為150mm的玻璃管作為反應(yīng)器，將其置于加熱爐中，將反應(yīng)器加熱到140°C。向反應(yīng)器中通入模擬煙氣，其中Hg°的濃度為0. 2ppm，臭氧的濃度為 20. Oppm，氯化碘濃度為5ppm，氣體流量為60L/h。經(jīng)過5. 0秒左右的反應(yīng)時(shí)間，Hg°的氧化效率達(dá)到了 80%以上。實(shí)施例3利用直徑為100mL、長(zhǎng)度為5m的不銹鋼管為反應(yīng)器，上游有一個(gè)加熱電爐加熱空氣，并利用風(fēng)機(jī)將現(xiàn)場(chǎng)配置濃度為20g/m3的飛灰和模擬煙氣([NO] = 200ppm, [Hg0]= 20 μ g/m3, [SO2] = lOOOppm，其余為電爐加熱的140°C的熱空氣)以160m3/h的流量連續(xù)通入反應(yīng)器。然后在反應(yīng)器上游連續(xù)通入臭氧和氯化碘混合氣體(臭氧與氯化碘比例為 10 1)，混合氣體流量與模擬煙氣流量之比為1 100000。當(dāng)反應(yīng)達(dá)到穩(wěn)定時(shí)，這樣的零價(jià)汞氧化率達(dá)到80%以上。再利用模擬脫硫堿液對(duì)尾氣進(jìn)行吸收，得到汞的總?cè)コ试?90%以上。實(shí)施例4利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法，包括以下幾個(gè)步驟測(cè)量煙氣中汞的含量第一步，將臭氧和液體氯化碘混合反應(yīng)，然后將混合物注入煙氣溫度為100°C的煙道中，其中注入后煙氣中臭氧的濃度為5ppm，氯化碘濃度為5ppm ；第二步，臭氧和氯化碘在注入煙氣后迅速與煙氣和飛灰混合，并將煙氣中的零價(jià)汞氧化為二價(jià)汞；第三步，反應(yīng)后的煙氣通入除塵裝置中，將氣相和附著在飛灰上的二價(jià)汞和顆粒態(tài)汞去除；所述的除塵裝置為普通的煙氣除塵裝置；第四步，將后續(xù)煙氣通入脫硫裝置中，通過脫硫液將煙氣中的二價(jià)汞，殘留的氯化碘等一并去除。所述的脫硫裝置為普通的煙氣脫硫裝置。經(jīng)上述步驟處理后的煙氣中汞的總?cè)コ试?0%以上。實(shí)施例5利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法，包括以下幾個(gè)步驟測(cè)量煙氣中汞的含量第一步，將臭氧和氣態(tài)氯化碘同時(shí)注入煙氣溫度為250°C的煙道中，其中注入后煙氣中臭氧的濃度為50ppm，氯化碘濃度為0. 5ppm ；第二步，臭氧和氯化碘在注入煙氣后迅速與煙氣和飛灰混合，并將煙氣中的零價(jià)汞氧化為二價(jià)汞；第三步，反應(yīng)后的煙氣通入除塵裝置中，將氣相和附著在飛灰上的二價(jià)汞和顆粒態(tài)汞去除；所述的除塵裝置為普通的煙氣除塵裝置；第四步，將后續(xù)煙氣通入脫硫裝置中，通過脫硫液將煙氣中的二價(jià)汞，殘留的氯化碘等一并去除。所述的脫硫裝置為普通的煙氣脫硫裝置。經(jīng)上述步驟處理后的煙氣中汞的總?cè)コ试?0%以上。
權(quán)利要求
1.一種利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法，其特征在于，該方法包括以下幾個(gè)步驟第一步，將臭氧和氯化碘注入煙道中，其中注入后煙氣中臭氧的濃度為5-500ppm，氯化碘濃度為0. 5-5ppm ；第二步，臭氧和氯化碘在注入煙氣后迅速與煙氣和飛灰混合，并將煙氣中的零價(jià)汞氧化為二價(jià)汞；第三步，反應(yīng)后的煙氣通入除塵裝置中，將氣相和附著在飛灰上的二價(jià)汞和顆粒態(tài)汞去除；第四步，將后續(xù)煙氣通入脫硫裝置中，將煙氣中的氣態(tài)二價(jià)汞，殘留的氯化碘一并去除。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法，其特征在于，所述的氯化碘的形態(tài)為氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)中的一種或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法，其特征在于，所述的臭氧和氯化碘注入煙道中的形式包括先將臭氧與氯化碘進(jìn)行混合反應(yīng)， 然后將混合物注入煙道中；或者將臭氧與氯化碘同時(shí)注入煙道中，使其在煙道中混合反應(yīng)； 或者在煙道中原位產(chǎn)生臭氧并注入氯化碘。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法，其特征在于，所述的煙道中煙氣溫度為100-250°C時(shí)，將臭氧和氯化碘注入煙氣中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法，其特征在于，所述的煙道位于煙氣除塵裝置的前端或脫硫裝置的前端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用氯化碘協(xié)同臭氧氧化去除煙氣中零價(jià)汞的方法，該方法是將一定量的臭氧和氯化碘以一定形式連續(xù)注入煙氣中，利用氯化碘強(qiáng)化臭氧對(duì)零價(jià)汞的氧化，使其轉(zhuǎn)化為二價(jià)汞，再通過除塵裝置、脫硫裝置的處理，將氣相和附著在飛灰上的二價(jià)汞和顆粒態(tài)汞去除，并將煙氣中殘留的氯化碘一并去除。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過加入微量的氯化碘，可以大大加快臭氧對(duì)零價(jià)汞的氧化速率，從而快速有效地去除煙氣中的零價(jià)汞，而且反應(yīng)產(chǎn)生的氧氣等物質(zhì)對(duì)環(huán)境沒有二次污染。
文檔編號(hào)B01D53/64GK102512923SQ201110448418
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月28日
發(fā)明者劉飛, 晏乃強(qiáng), 李凱華, 瞿贊, 陳萬苗 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)