[发明专利]一种用于气态汞采样的高效吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高效吸附剂的制备方法，尤其是涉及一种用于气态汞采样的高效吸附剂的制备方法。

背景技术

煤炭是我国最主要的一次能源，2009年煤炭产量接近30亿t,大量煤炭的消耗已经给人类的生存环境造成了严重的危害。汞由于其特殊的物理化学性质和强毒性，已经成为全球关注的污染物，煤炭的利用是大气中汞的主要来源，其次还有氯碱工业、垃圾焚烧等来源。

自然界中汞以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在，无机汞有一价和二价化合物，有机汞包括甲基汞、二甲基汞、苯基汞和甲氧基乙基汞等。不同形态的汞具有不同的物理化学特性和环境迁徙能力，元素汞Hg⁰易挥发，且难溶于水，是大气环境中相对比较稳定的形态，在大气中的平均停留时间长达数年，可以在大气层中长距离迁徙形成大范围污染。

近年来，随着汞污染问题趋于严重，社会环保意识增强，相关法律法规逐步完善，汞的监测相关研究陆续开展，特别是欧美等发达国家已经出台了相关的协议和法规限制汞的排放，中国在这方面还处于较为被动的局面。

不同国家的固定污染源排放废气中汞的情况是不同的，一般来说都是烟道工况和燃用煤种的不同所造成的。欧美等发达国家的固定污染源特别是燃煤电厂，其烟道净化装置大部分以布袋除尘-干法脱硫为主，而国内则以静电除尘-湿法脱硫为主。固定污染源烟气中汞的监测是利用采样系统抽取一定量的有代表性的烟气样品，对其进行分析，定量汞的浓度。

不论是中国还是欧美，所用的煤里都含有或多或少的汞,汞主要富存于煤里硫化矿物中,部分为有机汞。它的含量从几个ppb到几百个ppb不等。它在燃烧中成挥发组分，当煤进入锅炉炉膛,在高温下煤中所有形态的汞都挥发成元素汞,元素汞随烟气通过水冷壁、过热器、再热器、省煤器后被冷却并进入锅炉尾部烟道。随着烟气温度的降低部分元素汞被烟气里的酸性物质氧化形成二价汞。少数二价汞会被飞灰中的未燃尽炭吸附形成粉尘“颗粒”汞,飞灰及颗粒汞可被静电除尘器捕集；因二价汞溶于水,烟气脱硫装置也能捕集大部分的二价汞；最后从烟囱排放到大气的是所有的元素汞和小部分二价汞，现今对汞的监测和控制就是针对从烟囱到大气的这部分汞。

汞的监测方法在不断的改进和更新，目前监测方法大致可以分三类：手工湿法测量总汞及不同形态汞；半自动固体吸附剂测量气态总汞；在线自动连续测量元素汞及气态总汞。

每种方法各有其特点：

①湿法监测是通过吸收溶液将汞进行吸收，如要测定不同形态的汞则需要一系列不同溶液来进行分别吸附，利用冷原子吸收法或冷原子荧光法等进行分析，湿法监测一般用来作为其它汞监测方法的参比，它能够分别测量烟气中元素汞、氧化态汞、颗粒态汞及总汞浓度，最终得到采样时间段汞的平均浓度，采用此种方法需要注意：吸收液必须现配现用，样品必须及时分析，采样过程中会由于飞灰中未燃尽碳的吸附等原因导致测量误差。

②固体吸附剂吸收法法只需配对固体汞吸附管即可实现气态总汞监测，利用紫外原子荧光，紫外原子吸收或塞曼原子吸收等方法进行分析。这种利用吸附介质采集烟道中汞的方法能够避免Hg在输送中的潜在损失。该方法操作简单，采集数据可靠，分析速度快，缺陷是无法测量颗粒态的汞。

③自动连续监测是采用在线分析仪来测定固定污染源中气态总汞。自动监测系统其原理是：样气经过采样探头、加热管线，汞转换器后进入分析测量单元。自动连续监测优点在于能够直接测量目标，给出实时的数据；缺点是仪器设备价格昂贵，需要定期维护，且无法测量颗粒态的汞。

针对当前的三类分析方法，从成本及监测必要性出发，固体吸附剂吸收法是较为实用且方便的方法，国际上推荐的美国EPA方法30B就是利用固体吸附管采样以及热解析或萃取技术测定燃煤污染源总气态汞(Hg)排放量的方法，但此方法建立在美国烟道普遍情况，由于美国燃煤电厂烟道工况与国内有较大区别，因此活性炭吸附管法在国内具有一定的指导意义，可作为参考。

活性炭(AC)的孔隙结构相当的发达，内部空腔很多，具有很大的比表面积，活性炭巨大的比表面积具有利于它对汞的物理吸附(范德华力)。

在烟气流经吸附管的过程中，烟气中的汞首先会与吸附管中的活性炭发生物理吸附作用，如果活性炭是洁净未经过处理的活性炭，那么在烟气中酸性气体和水分以及温度的影响下，汞与活性炭之间的范德华力会被轻易破坏，从而形成汞的二次脱附。