气氛对氧化物吸附气相砷的影响及机理分析

作者

何梓谦余圣辉张成许豪方庆艳陈刚
单位

华中科技大学煤燃烧国家重点实验室
摘要

燃煤是有害重金属砷进入大气环境的主要途径，通过矿物质氧化物吸附气相砷是炉内控制砷减排的有效方式。但燃煤烟气中含有大量酸性气体，包括CO₂、HCl、SO₂等，会与矿物质氧化物结合，占据吸附剂活性位点，减少气相砷的吸附容量。为了探究烟气中不同酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响特性，选取燃煤飞灰中部分矿物质氧化物CaO、MgO、Fe₂O₃为吸附剂，在两段式固定床反应器中开展700/900 ℃模拟烟气气氛、O₂/CO₂气氛及含有HCl、SO₂气氛的模拟烟气条件下氧化物吸附气相砷试验。样品吸附砷含量经HCl酸液提取后由原子荧光光度计测量，吸附剂比表面积和孔隙结构特性由BET分析获得，样品微观形貌经SEM分析获得。结果表明，CaO对气相砷的吸附效果最好，其次是MgO，900 ℃模拟烟气中CaO和MgO吸附气相砷量高于700 ℃烟气，而Fe₂O₃在700 ℃吸附气相砷较多。O₂/CO₂气氛下，MgO和CaO对气相砷的吸附量少于相应燃烧气氛，而Fe₂O₃的气相砷吸附量高于模拟烟气气氛。酸性气氛对氧化物吸附气相砷的影响与温度和氧化物种类有关：O₂/CO₂气氛对CaO和MgO吸附气相砷起抑制作用，对Fe₂O₃起促进作用；烟气中HCl抑制CaO吸附气相砷，对MgO 和Fe₂O₃吸附气相砷在700 ℃表现为抑制作用，在900 ℃时为促进作用；烟气中SO₂对CaO和MgO起抑制作用，对Fe₂O₃无明显影响。CaO、MgO和Fe₂O₃对气相砷以化学吸附为主，Fe₂O₃比表面积最大，对气相砷吸附作用最弱。
关键词

烟气气氛气相砷矿物质氧化物吸附特性
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这篇文章属于2020封面文章（《洁净煤技术》）（9篇）
图表

气相砷吸附反应试验系统

不同气氛下砷的吸附量

气氛对样品吸附气相砷的影响

吸附剂微观形貌SEM图