PDF《基于石灰石法脱硫浆液的 K2S2O8 氧化 Hg0 性能》

氧化剂 K2S2O8 浓度设定为

5 mmol/L;

为消除周围空气对水浴温度的干扰而影响汞渗透管释 放速率,确保试验期间 Hg0 质量浓度的稳定,同时为 了使试验结果更具可比性,Hg 源温度设定为

50 ℃, 第1期田立江,等:基于石灰石法脱硫浆液的 K2S2O8 氧化 Hg0 性能

25 Hg 源载气流量 Q(N2)为1L/min(下同), 鼓泡反应器内 浆液体积为

1 L(下同),试验结果如图

2 所示. 图2脱硫浆液 pH 对Hg0 氧化效率的影响 Fig.

2 Effect of desulfurization slurry pH on Hg0 removal efficiency 由图

2 可知:当浆液 pH 为3.14 时,系统对 Hg0 氧化效率达到 96.36%,随浆液 pH 的升高 Hg0 氧化效 率呈下降趋势,当pH 达到 6.44 时,Hg0 氧化效率降 至78.94%,为试验 pH 变化范围内氧化除汞效率的最 低点.高pH 条件下由于 OH? 的存在,降低了 Hg2+ 转 化为 Hg(OH)+ 或Hg(OH)2 的可能性,导致大量游离的 Hg2+ 发生还原反应而再次释放到烟气中.低pH 条件 Hg0 氧化效率高的原因是 K2S2O8 被H+ 催化,与H2O 发生非对称反应,从而导致 S=O 的断裂,同时浆液 还吸收了烟气中部分金属离子如 Fe3+ 和Cu2+ 等,促使 K2S2O8 发生金属催化反应,生成一定浓度的 O2 和H2O2,强化浆液的氧化性能,促进了 Hg0 的氧化,可 能的反应方程式如下[14?15] .

2 2

8 S O ? +H+ +H2O→

2 8 HS O? (1)

2 8 HS O? + H2O→

3 HOOSO? +

4 HSO? + H+ (2)

3 HOOSO? + H2O→

4 HSO? + H2O2 (3) 2H2O2→2H2O+O2 (4) 通过脱硫浆液 pH 对Hg0 氧化性能试验结果的分 析,结合实际火电机组石灰石?石膏湿法脱硫系统运 行的 pH 运行范围,为实现同时高效脱硫除汞,可将 pH 控制在 5.0 左右, Hg0 氧化效率可稳定在 83%以上. 后续试验将脱硫浆液 pH 均设定在 5.0 左右. 2.2 K2S2O8 浓度对 Hg0 氧化性能的影响 为考察不同K2S2O8 浓度对系统Hg0 氧化性能的影 响,以及系统运行的稳定性,结合前期试验结论,将 试验汞源温度定为

50 ℃,反应温度为室温(10 ℃,冬季).因K2S2O8 在常温下较为稳定、初始反应缓慢, 故在反应进行

10 min 后开始采样,不同浓度 K2S2O8 下的 Hg0 氧化效率如图

3 所示. c(K2S2O8)/(mmol?L?1 ):1―0.5;

2―1.0;

3―3.0;

4―5.0. 图3不同浓度 K2S2O8 条件下反应时间对 Hg0 氧化效率 的影响 Fig.

3 Effect of reaction time on mercury oxidation efficiency with different K2S2O8 concentrations 由图

3 可知:当K2S2O8 浓度为 0.5 mmol/L 时, Hg0 氧化效率随反应时间的延长逐渐降低,在反应至

70 min 处开始出现小幅上升,上升的原因可能是反应 产物对汞发生快速吸附作用[16] ;

反应

100 min 后Hg0 氧化效率快速降低, 反应至

130 min 时, Hg0 氧化效率 仅为 12%.当初始 K2S2O8 浓度分别为

1 mmol/L 和3mmol/L 时,Hg0 氧化效率分别由反应

10 min 时的 90.82%和94.04%下降到反应

130 min 时的 44.28%和57.70%,下降幅度分别为 51.24%和........