[发明专利]利用等离子体诱导纳米硫颗粒在线制备用于脱汞的方法

说明书

本发明涉及一种利用等离子体诱导纳米硫颗粒在线制备用于脱汞的方法，属于燃煤烟气中汞的控制排放领域。纳米硫颗粒的制备方法为，将H₂S气体与SO₂气体充分混匀后，利用等离子体诱导H₂S和SO₂的化学键发生电离，产生活性含硫基团；所述含硫基团相互碰撞生成硫分子，所述硫分子逐步成核生长，得到纳米硫颗粒。将纳米硫颗粒直接喷入含单质汞的烟气管道中，使纳米硫颗粒与单质汞反应得到HgS颗粒，所述HgS颗粒被除尘器收集。本发明制备的纳米硫颗粒具有巨大的比表面积和强的反应活性，被喷射到烟道中对于汞的脱除效率高，反应生成的HgS颗粒稳定性好，不易被滤出，环境友好。

技术领域

本发明属于燃煤烟气中汞的控制排放领域，更具体地，涉及一种利用等离子体诱导纳米硫颗粒在线制备用于脱汞的方法。

背景技术

汞及其化合物大多具有很强的毒性，会对人体的消化系统、神经系统造成很大损伤。在我国汞排放清单中，燃煤电厂占比为47％，是主要的人为汞排放源。燃煤电厂中汞的主要排放特点是：浓度低，总量大，累积效应严重。燃煤烟气中汞主要三种形式存在：气相的单质态汞(Hg⁰)、气相的离子态汞(Hg²⁺)和细微的颗粒态汞(Hg^P)。其中，Hg²⁺易溶于水，可以被电厂中已有的湿法脱硫装置去除，绝大多数Hg^P也能够被电厂中的静电除尘器或者布袋除尘器捕集。而由于Hg⁰(约占总汞的20％-90％)具有较大的饱和蒸气压且难溶于水，所以很难利用现有的大气污染控制设备捕集，因此研究如何脱除烟气中的Hg⁰是目前国内外学者的关注重点。将Hg⁰转化为Hg^P是主要的用于烟气脱汞的手段，具体措施是在烟道中喷入吸附剂，将Hg⁰转化为Hg^P进而被下游的除尘装置脱除。吸附剂喷射技术是目前比较成熟的技术，常见的吸附剂主要包括碳基吸附剂和非碳基吸附剂，美国等发达国家大多采用在静电除尘器进行喷射活性炭的方式脱除汞。目前此方法存在的主要问题是：C/Hg比高造成运行成本高，而且碳基吸附剂的喷入会影响烟气中飞灰的再利用。近年来，对于非碳基吸附剂的研究被越来越多的学者关注。有学者将燃煤飞灰作为吸附剂应用到气态单质汞的脱除领域，但原始飞灰对汞的脱除效率低，因此需要对原始飞灰进行改性处理。化学浸渍法是提高汞吸附剂吸附效率与容量的常用方法。其中利用化学浸渍法在吸附剂表面负载硫，可以提高Hg⁰的脱除效率，且与Hg⁰反应生成的HgS化学性质稳定，不溶于常见的酸，在环境中可以长期稳定存在。以下是现有的载硫吸附剂的方法。

公开号为CN109126413A的专利申请公布了一种制备大孔的硫/氧化铝脱汞剂的方法，该制备方法包括：(1)将快脱氧化铝粉与拟薄水铝石干粉、润滑剂混匀，加入含酸水溶液混捏成均匀料块，焙烧2-5hr，得氧化铝载；(2)将氧化铝载体热浸渍多硫化钠溶液，密闭、保温放置至多硫化钠溶液在氧化铝载体中分布均匀后，以足量二氧化碳气进行吹扫处理，再水洗、80℃以下干燥，制得脱汞剂。该方法手段繁琐，耗时长。再如公开号为CN107224960A的专利申请公布了一种载硫椰壳活性炭烟气脱汞吸附剂及制备方法，该制备方法包括：(1)将椰壳烘干破碎，加入硫化钠水溶液浸渍改性，过滤并烘干；(2)微波加热制得椰壳活性炭；(3)与硫磺按一定质量比2:1混合均匀微波加热至预定温度，并保温活化一定时间。该方法消耗的硫量大，造成生产成本高，且较高的硫磺会对设备造成一定的腐蚀。