一種同時穩定二價汞的脫硫吸收液的製作方法
2024-02-03 20:22:15 1
專利名稱：一種同時穩定二價汞的脫硫吸收液的製作方法
技術領域：
本發明涉及大氣汙染控制技術領域，具體涉及一種同時穩定二價汞的脫硫吸收液。
背景技術：
汞是一種具有生物累積性、持久性和長距離運輸性的劇毒物質。長期暴露在汞汙染的環境中會對人體健康造成極大的危害，甚至在嬰幼兒成長的關鍵時期對神經系統產生不可逆的影響。此外，汞也會在自然環境中轉化為毒性更大的甲基汞。燃煤電廠和工業燃煤鍋爐是汞的主要人為排放源，其汞排放量佔到人為汞排放總量的40%以上。然而這些固定源煙氣排放量大、組成複雜、汞的濃度低，對煙氣中汞的脫除帶來了巨大的挑戰。近年來，利用現有設備同時脫汞是煙氣中脫汞技術研究的熱點，該方法避免了新增控制設備及其運行成本。WFGD脫硫是當前主流脫硫技術，也是我國運用最廣泛，技術最成熟的技術。利用WFGD系統同時脫汞具有廣泛的應用前景。目前最主要的WFGD脫硫技術包括石灰石-石膏法和氧化鎂法。但WFGD脫汞只能脫除煙氣中的二價汞，且漿液中大量的還原性離子(如S(IV))會將液相二價汞離子還原成為零價汞，造成二價汞的再逸出問題，從而降低汞的總脫除效率。電石渣是電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物。電石渣漿含水量大、鹼性高、流量大，是汙水管網的重點汙染源。長期堆積不但佔地量大，且對土地有嚴重的侵蝕作用。電石渣的主要成分是Ca(OH)2，其質量分數在90%以上，此外還含有八1203^02、1(20、他20及一定量的含硫化合物(如硫化物、硫氰化物)及氯化物。其中含硫化合物在穩定汞方面有很好的效果。電石渣中的含 硫化物由於其產地和生產工藝不同，含量差別很大。硫化物的含量範圍為5-1300ppm，硫氰化物的O. 01-60ppm之間。目前，國內部分電廠是在已建成的溼法石灰石-石膏煙氣脫硫工藝中，改用電石渣作為吸收劑，效果較差，且在運行過程中存在以下問題(I)過程中需控制較高的PHdM較高的PH會降低CaSO3的氧化率，無法得到穩定的副產物；(2) Ca(OH)2與大量的Cl-離子生成CaCl2，導致脫水困難；(3) —定含量的SiO2會對設備造成磨損。也有報導稱，通過一定的技術手段，成功的解決了電石渣脫硫帶來的一系列問題，如浙江天藍公司建立了多個電石渣脫硫的示範工程，脫硫效率在90%以上。當前，國內一些電廠嘗試用石灰石與電石渣的混合漿液進行煙氣脫硫。這既可以結合石灰石漿液中CaCO3微溶性，pH值控制相對容易和易於氧化的特點，又可以利用電石渣漿液中Ca (OH)2溶解度高、中和反應迅速、價格低廉等優勢，達到節約成本、保證最終副產物的綜合處理的目的。但是，過量的CaSO3會包覆在未反應的CaCO3上，使漿液惡化，降低吸收劑的利用率，進一步影響脫硫副產物的品質。
發明內容
本發明提供了一種同時穩定二價汞的脫硫吸收液，該脫硫吸收液不僅具有高效的脫硫效果，且能有效地抑制液相中二價汞的還原，能避免直接利用利用電石渣脫硫所帶來的問題。一種同時穩定二價汞的脫硫吸收液，由電石渣和金屬氧化物混合而成，所述電石渣與金屬氧化物的質量百分比為5 40 100。金屬氧化物溶於水可作為SO2吸收劑；電石渣中的還原性含硫化物如二價硫、硫氰化物及氯化物，這些物質均可與汞作用生成穩定的化合物，從而抑制了漿液中的其他還原性離子對汞的還原，具體反應方程式如下 Hg2++2SCN- = Hg (SCN) 2 (沉澱)Hg (SCN) 2+SCN- = Hg (SCN)「Hg2++S2_ = HgS (沉澱)Hg2++xCr = Hg(Cl)x+2) (X = 1-4)本發明的吸收液不僅具有高效的脫硫效果，且能有效地抑制液相中二價汞的還原，由於金屬氧化物與電石渣的主要成分同屬金屬氧化物，性質類似，通過適量配比的添加，能避免直接利用利用電石渣脫硫所帶來的問題。電石渣中含有大量的其他雜質，如果過量的加入會影響脫硫效率，但如果加入過少，引入的含硫化合物的量也會很少，不能達到很好的抑制汞還原的效果，因此要確定適當的添加比例，以保證加入的電石渣的比例既能保證脫硫效率，又能達到很好的抑制汞還原的效果。因此，本發明中電石渣與金屬氧化物的質量百分比為5 40 100。作為優選，所述金屬氧化物為CaO、MgO、ZnO、MnO2, CuO中的一種或幾種的混合物。作為優選，所述金屬氧化物為CaO，所述電石渣與CaO的質量比為5-25 100，更優選為10 25 100。作為優選，所述金屬氧化物為MgO，所述電石渣與MgO的質量比為5-30 100 ;更優選，所述為MgO，所述電石渣與MgO的質量比為20 100。作為優選，所述金屬氧化物為CuO，所述電石渣與CuO的質量比為20-40 100，更優選為20 30 100。作為優選，所述金屬氧化物為ZnO，所述電石渣與ZnO的質量比為15-30 100，更優選為15 25 100。作為優選，所述金屬氧化物為MnO2，所述電石渣與MnO2的質量比為20 40 100。更優選地，所述電石渣與MnO2的質量比為20 35 100。作為優選，所述脫硫吸收液的固體濃度為8-12%，pH值為4-10，溫度為40_70°C。即本發明的脫硫吸收液用於煙氣脫硫時，其最佳反應條件為PH為4-10，溫度為40-70°C，漿液濃度為8-12%。本發明的有益效果(I)電石渣是一種廢棄物，本發明將其與金屬氧化物按一定比例混合作為吸收和穩定二價汞的脫硫吸收液，能變廢為寶，回收利用資源。(2)電石渣成分複雜，直接用於煙氣脫硫可能會導致脫硫性能不穩定，而且會帶來許多問題。但將其適量的摻入氧化鎂法及其替代品的漿液中能有效的抑制汞的還原且不影響後續石骨的品質和脫硫效率。
具體實施例方式實施例1吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與MgO的質量比為20 100，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右，向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣，氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣中SO2濃度為15ppm，總汞濃度為5ug/m3，脫硫效率為92. 5% ;，總汞的脫除效率為94%。實施例2吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與MgO的質量比為
5 100，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣中SO2濃度為8ppm，總汞濃度小於24ug/m3，脫硫效率為95% ;汞的脫除效率為70%。實施例3吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與MgO的質量比為30 100，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣，氣體流量為10L/min。通過吸收液後，尾氣濃度SO2為48ppm，總汞濃度小於7ug/m3，脫硫效率為76%;汞脫除效率為 91. 25%。實施例4吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與CaO的質量比為25 100，漿液的固體濃度10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣SO2濃度為24ppm，總汞濃度為8ug/m3，脫硫效率為88% ;總汞的脫除效率為90%。實施例5吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與CaO的質量比為10 100，漿液的固體濃度10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣SO2濃度為32ppm，總汞濃度為15ug/m3，脫硫效率為84% ;總汞的脫除效率為81. 25%。實施例6吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與ZnO的質量比為15 100，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣，氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣SO2濃度為16ppm，總汞濃度為24ug/m3，脫硫效率為92% ;汞的吸收效率為83%。實施例7吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與ZnO的質量比為25 100，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣氣體流量為10L/min。通過吸收液後，尾氣SO2濃度為28ppm，總汞濃度為7ug/m3，脫硫效率為86%;汞的吸收效率為91. 25%。實施例8吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與CuO的質量比為20 100，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣，氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣SO2濃度為26ppm，總汞濃度為21ug/m3，脫硫效率為87%，汞脫除效率為 73. 75%。實施例9吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與CuO的質量比為30 100，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣氣體流量為10L/min。通過吸收液後，尾氣SO2濃度為32ppm，總汞濃度為8ug/m3，脫硫效率為84%，汞脫除效率為90%。實施例10吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與MnO2的質量比為20 100，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣SO2濃度為20ppm，總汞濃度為20ug/m3，脫硫效率為90%，汞脫除效率為 75%。實施例11吸收液中電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)與MnO2的質量比為35 100，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣SO2濃度小於35ppm，總汞濃度小於5ug/m3，脫硫效率為82. 5%，汞脫除效率為93. 75%。實施例12單獨利用電石渣(電石製取乙炔過程中排放出的工業廢棄物)作吸收劑，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。SO2的進氣濃度為200ppm,氣相二價汞的濃度為80ug/m3，氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣SO2濃度為56ppm，總汞濃度小於5ug/m3，脫硫效率為72%，汞脫除效率為94%。由實施例12可知，單獨用電石渣脫硫效果並不理想，但其脫汞效率在通入吸收氣體2h後仍能維持在94%左右。表明電石渣對汞的脫除有很好的效果。實施例13單獨利用MgO作為吸收劑，漿液的固體濃度為10%，體積為5L，pH控制在4-10，溫度控制在45°C左右。向漿液中鼓入濃度為200ppm的SO2及濃度為80ug/m3 二價汞的混合氣氣體流量為10L/min。通過吸收液2h後，尾氣SO2濃度為lOppm，總汞濃度為42ug/m3，脫硫效率為95%，汞脫除效率為47. 5%。由實施例13的結果可知，當脫硫液中不含有電石渣時,在氣體通入吸收液2h後汞脫除效率僅為47. 5%，大大低於含有電石渣時的汞脫除效率。以上所有實施例中汞含量均採用俄羅斯LMUMAX公司RA915+型汞分析儀，其中煙氣中的二價汞通過裝有200ml的100g/l的SnCl2溶液還原，用RA915+型汞分析儀在線連續測量。SO2濃度採用Muder可攜式多組分分析儀測量。實驗所用電石渣均取自內蒙。
權利要求
1.一種同時穩定二價汞的脫硫吸收液，其特徵在於，由電石渣和金屬氧化物混合而成，所述電石渣與金屬氧化物的質量比為5 40 100。
2.根據權利要求1所述的脫硫吸收液，其特徵在於，所述金屬氧化物為CaO、MgO、ZnO、MnO2、CuO中的一種或幾種的混合物。
3.根據權利要求1所述的脫硫吸收液，其特徵在於，所述金屬氧化物為CaO，所述電石渣與CaO的質量比為5-25 100。
4.根據權利要求1所述的脫硫吸收液，其特徵在於，所述金屬氧化物為MgO，所述電石渣與MgO的質量比為5-30 100。
5.根據權利要求1所述的脫硫吸收液，其特徵在於，所述金屬氧化物為CuO，所述電石渣與CuO的質量比為20-40 100。
6.根據權利要求1所述的脫硫吸收液，其特徵在於，所述金屬氧化物為ZnO，所述電石渣與ZnO的質量比為15-30 100。
7.根據權利要求1所述的脫硫吸收液，其特徵在於，所述金屬氧化物為MnO2，所述電石渣與MnO2的質量比為20 40 100。
8.根據權利要求1所述的脫硫吸收液，其特徵在於，所述脫硫吸收液的固體濃度為8-12%，pH 值為 4-10，溫度為 40-700C ο
全文摘要
本發明公開了一種同時穩定二價汞的脫硫吸收液，由電石渣和金屬氧化物混合而成，所述電石渣與金屬氧化物的質量百分比為5～40∶100。所述金屬氧化物為CaO、MgO、ZnO、MnO2、CuO中的一種或幾種的混合物。本發明的吸收液不僅具有高效的脫硫效果，且能有效地抑制液相中二價汞的還原，由於金屬氧化物與電石渣的主要成分同屬金屬氧化物，性質類似，通過適量配比的添加，能避免直接利用利用電石渣脫硫所帶來的問題。
文檔編號B01D53/50GK103055689SQ201310008609
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月9日 優先權日2013年1月9日
發明者吳忠標, 王青峰, 劉越, 王海強, 翁小樂, 梅榮軍 申請人:浙江大學