燃煤电厂脱硫浆液中汞迁移转化及添加剂对石膏中汞稳定性影响

以某300 MW超低排放燃煤机组现场脱硫浆液为研究对象,考察了浆液中汞迁移转化及添加剂对其影响行为,探讨了固相石膏中汞的热释放特性和环境风险。结果表明温度升高仅导致气相Hg~0增加,而浆液pH升高会导致气相和固相中汞含量均有增加,Cl-或SO_4~(2-)浓度升高既可以抑制浆液中汞还原为Hg~0也可以促进固相石膏中汞含量增加,而SO_3~(2-)浓度升高虽然有利于汞富集于固相但会引起Hg~(2+)部分转化为Hg~0。Na_2S、EDTA-2Na或DTCR-4添加剂与Hg~(2+)反应分别生成HgS、Hg(EDTA)2或-[Hg-DTCR]-n,使浆液中75%以上汞转移至固相石膏中,并抑制了Hg~(2+)还原为Hg~0,其中DTCR-4对汞的固化效果最好,但热稳定性依次为Gypsum+EDTA-2Na Gypsum+DTCR-4 Gypsum+Na_2S Gypsum,主要原因是所生成Hg(EDTA)2、-[Hg-DTCR]-n和HgS(black)的稳定性差异所致。进而采用TCLP、SPLP和MEP三种方法获得了样品中汞的化学稳定性为Gypsum Gypsum+Na_2S Gypsum+EDTA-2Na Gypsum+DTCR-4,其原因是石膏中水溶态汞、酸溶态汞和可氧化态汞含量的差异所致。     

Co掺杂铁基氧化物吸附剂燃煤烟气脱汞实验研究

使用柠檬酸法制备了Co掺杂的铁基氧化物(FeCo)吸附剂,通过固定床脱汞实验装置系统考察了FeCo吸附剂的脱汞性能,并利用比表面积(BET)、X射线衍射(XRD)、H_2-程序升温还原(H_2-TPR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等表征手段分析吸附剂的物理化学特性。结果表明,α-Fe_2O_3中掺入Co后,比表面积、孔结构特性均得到改善,且氧化还原性能也相应提升;FeCo吸附剂在200-250℃获得最高约97%的脱汞效率;烟气中O_2和NO的存在有助于FeCo吸附剂对Hg~0的脱除,而SO_2和H_2O则抑制FeCo吸附剂对Hg~0的脱除,同时NO能削弱SO_2对FeCo脱汞的抑制作用。在脱汞过程中,FeCo吸附剂表面的活性组分Fe~(3+)、Co~(3+)和O~*均消耗,参与了Hg~0氧化反应,且吸附剂表面生成了HgO。在含SO_2气氛中进行脱汞反应后,FeCo吸附剂表面发生硫酸盐化,从而削弱了吸附剂的脱汞性能,汞在吸附剂表面以HgO和HgSO_4形式存在。     

聚胸腺嘧啶单链DNA-CuNCs荧光增强法用于汞离子的高灵敏检测

基于Hg~(2+)与DNA中胸腺嘧啶(T)结合的高度特异性和DNA铜纳米簇的荧光增强性质,构建了一种简便、灵敏检测汞离子的新方法.当Hg~(2+)存在时,聚T单链DNA(P1)通过T-Hg~(2+)-T特异性结合形成双链DNA,Cu~(2+)经抗坏血酸钠还原后生成的中间体Cu+与双链DNA螺旋结构间的氢键部分有强的结合力,促使Cu0附着聚集在双链DNA上形成铜纳米簇,导致体系荧光增强,从而实现对汞离子的高灵敏检测.体系荧光强度与Hg~(2+)浓度的对数值成正比,对Hg~(2+)检测的线性范围为1.0 nmol/L~10μmol/L,检出限达0.4 nmol/L,对湖水样品中Hg~(2+)检测的回收率达到97.2%~106.6%.与传统方法相比,该方法具有无需标记、检出限低及选择性好等优点,可用于环境水体中汞离子的测定.     

用冷原子吸收法测定钛汞合金中的微量游离汞

方法基于5％H_2SO_4-0.1％K_2Cr_2O_7溶液溶浸钛汞合金中的游离汞,而不溶解钛汞合金中的化合汞(TiHg,γTi_3Hg、δTi_3Hg),游离汞以Hg~(2+)离子进入溶液,在酸性溶液中,用二氯化锡将Hg~(2+)离子还原成元素汞而随载气导入吸收池,对于汞灯发射的2537埃辐射线进行共振吸收。 1.分析手续: (1) 分离手续:准确称取0.1000克钛汞合金粉样,放入50毫升烧杯中,加5％H_2SO_4—0.1％K_2Cr_2O_7溶液10毫升,置电磁搅拌器上搅拌15～20分钟,取下静置1—2分钟。 (2) 静态注射法测汞手续:用移液管准确吸取上述清液2毫升,放入20毫升医用针筒外套内,再推入针筒蕊(小心勿使汞液推出),再用另一针筒吸取10％二氯化锡溶液0.5毫升,从上述20毫升针     

MnOx-TiO2吸附剂对燃煤烟气中汞的脱除

以锐钛矿型TiO_2为载体,采用浸渍法对其进行MnO_x改性制备脱汞吸附剂,探究了负载量、焙烧温度、反应温度及烟气组分等参数对吸附剂脱汞性能的影响。利用N_2吸附-脱附、TG/DTG、XRD、FT-IR、Hg-TPD、XPS等方法对吸附剂的理化性质进行了表征。结果表明,Mn的最佳负载量为12%,最佳焙烧温度和反应温度分别为450和300℃,在实验条件下MnO_x-TiO_2吸附剂可达到的最佳脱汞效率为98.46%。烟气中少量的O_2及微量的HCl对吸附剂的脱汞有较强的促进作用;SO_2对吸附剂的脱汞有较强的抑制作用,SO_2与Hg~0存在的竞争吸附作用以及脱汞反应中产生的硫酸盐覆盖活性位点表面,是导致脱汞效率下降的主要原因。烟气中的CO_2和NO也会对汞的脱除产生轻微的抑制作用。负载在吸附剂上的MnO_x存在Mn~(4+)、Mn~(3+)两种价态,其中,Mn~(4+)将Hg~0氧化为Hg~(2+),自身被还原为Mn~(3+)。结合实验和分析结果发现,Hg~0的吸附和氧化基本遵循Mars-Maessen和Langmuir-Hinshelwood机理。     

Fe~(2+)活化过硫酸钠降解日落黄的研究

通过Fe~(2+)活化Na_2S_2O_8产生强氧化性的硫酸根自由基,利用硫酸根自由基氧化降解有机污染物。以日落黄为降解目标物,通过研究有无Fe~(2+)、Na_2S_2O_8对日落黄降解率的影响,来探讨Fe~(2+)活化Na_2S_2O_8降解日落黄的可行性,并采用叔丁醇和甲醇抑制剂的方法探究了降解日落黄的作用机理。重点考察了Fe~(2+)初始浓度、Na_2S_2O_8初始浓度、柠檬酸浓度以及pH值对Fe~(2+)活化Na_2S_2O_8降解日落黄的影响。实验结果表明:在Fe~(2+)-Na_2S_2O_8体系中,日落黄初始质量浓度为30 mg/L、Fe~(2+)摩尔浓度为1.0 mmol/L、Na_2S_2O_8摩尔浓度为2.0 mmol/L、柠檬酸摩尔浓度为1.0 mmol/L、pH值为3.0的条件下,反应时间为60 min时日落黄降解率可达95.37%。     

杂多化合物的催化性能研究——第四周期过渡金属取代的三元钼磷杂多化合物在H_2O_2分解反应中的催化作用

在合成缺位取代的钼磷杂多化合物Na_5[PM(H_2O)Mo_(11)O_(39)]·5H_2O[M=Mn~(2+)、Co~(2+)、Ni~(2+)、Cu~(2+)、Zn~(2+)的基础上,研究了它们在H_2O_2分解反应中的催化活性规律.并与相应的硫酸盐MSO_4在同一反应中的催化活性规律作了比较,发现虽在活性上缺位的杂多化合物较之硫酸盐高,但对过渡金属而言,其活性顺序是一致的.在此基础上,以含铜缺位取代的杂多化合物和CuSO_4为例,对它们在H_2O_2分解反应中的催化动力学性质作了深入的研究,对反应机理作了讨论.     

锰负载钛锆和钛锡复合氧化物催化剂烟气脱汞实验研究

采用共沉淀法制备了TiO_2、TiZr和TiSn载体,浸渍锰制备了10%MnO_2的MnTi、MnTiZr和MnTiSn催化剂。采用BET、XRD、H_2-TPR、FT-IR和XPS等对样品进行表征,并对三种催化剂进行固定床脱汞性能实验。结果表明,在100-300℃,MnTiZr和MnTiSn催化剂脱汞性能均优于MnTi催化剂,这归因于Sn和Zr的引入提升了催化剂比表面积和低温氧化还原性能增加了催化剂表面的酸性位点数量、高价态锰离子和O~*含量;在反应温度为150-300℃,MnTiSn催化剂脱汞效率均高于MnTiZr催化剂这是由于前者具有更好的氧化还原性能,表面具有更多含量的高价态锰离子、O~*含量和酸性位点数量;在Hg~0脱除过程中催化剂表面活性组分如高价态锰离子和O~*均消耗,参与了Hg~)氧化为Hg~(2+)的反应且MnTiSn催化剂表面活性组分的消耗量更多。     

过氧化氢-钴-纳米银体系共振散射法测定痕量过氧化氢

基于纳米银与Co~(2+)的络合反应及H_2O_2与Co~(2+)的类Fenton反应,建立了一种测定H_2O_2的共振散射方法。在pH=5.2的柠檬酸-磷酸氢二钠缓冲液中,530nm处,H_2O_2浓度在0.02~0.4μmol·L~(-1)范围内与共振散射强度降低值△I呈良好的线性关系,相关系数r为0.9966,检出限为1.07×10~(-8)mol·L~(-1)。该法用于池塘水和雨水中过氧化氢的测定,回收率分别为104.26%和97.63%,同时探讨了反应机理。     

用间接法测定硫化物的研究

前人已经报道用汞的冷原子吸收法测定硫化物,利用Hg~(2+)和S~(2-)形成很稳定的化合物,使汞的吸光度值降低,根据其降低的程度来测定硫化物的含量。这种方法简便、灵敏,但对加入的Hg~(2+)量有较大的限制。S_2O_3~(2-)、CN~-、I~-等也有严重干扰,这些离子常与S~(2-)共存于水样中,所以,实际测定时,常需分离这些离子。     

硫化氢对钴改性活性焦脱除煤气中汞的影响机理

采用等体积浸渍煅烧法制备钴改性活性焦(Co-AC),并采用BET、XRD等分析手段进行表征。 利用固定床吸附实验台,研究了模拟煤气(N₂、H₂、CO、H₂S)气氛下汞的吸附特性,重点关注H₂S对汞吸附的影响。 结果表明,5%负载量的Co-AC在120 ℃和H₂S作用下具有优异的脱汞能力,2 h内平均脱汞效率高达97.8%。 此外基于密度泛函理论,首先计算了H₂S、HS及S在Co₃O₄(110)表面的吸附能及键长,通过比较H—S键键长的变化得出H₂S会逐步解离成HS与S,然后将优化后的S-Co₃O₄(110)作为Hg的吸附基底,研究其吸附特性,得出Hg与S反应生成稳定的HgS,吸附能为-3.503 eV,证明了汞的吸附遵循Eley-Rideal机制。 Co-AC吸附剂在高温下脱汞性能受到极大的抑制,因为随吸附温度升高,表面活性硫的减少及硫和汞的反应平衡常数下降显著,导致汞的脱除能力下降。 本文采用了实验加模拟的手段,探明了H₂S存在时Hg⁰在钴基吸附剂表面的反应机理,为协同脱除煤气中的H₂S和Hg⁰提供了理论指导。     

纳米氧化锌在模拟煤气下吸附单质汞的实验研究

采用均匀沉淀法制备纳米氧化锌吸附剂,并采用BET、XRD、XPS等分析手段对其进行表征。在固定床吸附实验台上,研究了吸附剂在N₂和模拟煤气气氛下对单质汞的吸附特性,分析气体成分对纳米氧化锌脱汞性能的影响。结果表明,纳米氧化锌在纯N₂气氛下的脱汞效率较低,以物理吸附为主;H₂S的加入可以显著提高纳米氧化锌对汞的吸附,停止通入H₂S后,脱汞效率仍能维持较长时间;CO和H₂通过促进纳米氧化锌脱硫进而促进对汞的脱除。随着温度的提高,纳米氧化锌表面形成的单质硫逐渐减少,抑制了吸附剂对单质汞的吸附脱除。     

硫化氢对活性炭脱除单质汞的影响

H₂S是煤气中的含硫成分,活性炭能否催化氧化煤气中的H₂S形成活性硫,以促进H₂S和Hg⁰的协同脱除是值得研究的。 本文首先通过程序升温脱附和热力学分析了低温情况下H₂S对活性炭脱除Hg⁰的影响。 在较低吸附温度130 ℃下,H₂S不仅不能作为硫源,还使活性炭对Hg⁰的吸附显著减弱,这主要是由于H₂S对活性炭表面的吸附氧的消耗以及H₂S对含氧官能团的氧的取代反应造成的。 在此基础上,进一步研究了高温下H₂S对活性炭的影响,高温也不能使活性炭有效渗入单质硫。 所以无论低温还是高温情况下,利用H₂S作为硫源使Hg⁰以HgS的形式脱除并不是活性炭脱汞的可行手段。 本文揭示了较宽的温度范围内H₂S对单纯的活性炭脱除Hg⁰的影响机理,能为用于煤气脱汞的活性炭的设计以及作为负载时机理研究提供支持作用。     

活性炭催化氧化脱除单质汞的研究

模拟煤气的气氛,在硫化氢（H₂S）和氧气（O₂）存在条件下,对活性炭催化氧化吸附单质汞（Hg⁰）的性能进行了研究。结果表明,H₂S和O₂存在条件下,活性炭对Hg⁰的吸附能力明显提高。在180min内,H₂S和O₂共存气氛下,脱汞效率约为78%;只有H₂S存在下,脱汞效率约为69%;没有H₂S和O₂气氛下活性炭脱汞效率快速下降为28%。随着吸附温度的升高,入口汞浓度的提高和吸附剂粒径的增大,活性炭的脱汞效率会随着下降。通过XRD表征表明,Hg⁰的吸附反应机理是Hg⁰在活性炭催化氧化下与H₂S形成硫化汞（HgS）,从而实现了Hg⁰的稳定化脱除。     

锰改性活性焦脱除合成气中单质汞的影响因素

采用等体积浸渍法制备了Mn改性活性焦吸附剂(Mn-AC),研究了模拟合成气(0.04%H2S、20%CO、30%H2、N2为平衡气体)下Mn-AC对单质汞的吸附特性,并利用BET、XPS、XRD等手段对吸附剂进行表征,分析了还原性气体对吸附剂脱汞性能的影响。结果表明,在模拟合成气气氛下,Mn-AC具有优异的汞脱除能力,200℃下2 h内平均汞脱除率达到84.3%。合成气中,H2S提供了具有脱汞能力的活性硫吸附位(Sad),显著地提高了Mn-AC的高温脱汞能力;H2消耗了吸附剂表面的活性氧,不利于活性硫的生成,CO消耗了生成的活性硫吸附位,两者对汞脱除均有抑制作用。高温下由于活性硫和汞的反应减弱,同时H2的抑制作用加强,吸附剂对单质汞的脱除能力下降。     

SiO_2负载磷钨钒杂多酸杂化材料的制备及其氧化脱硫性能的研究

利用磷酸氢二钠、偏钒酸纳和钨酸钠为原料,合成了具有Keggin结构的磷钨钒杂多化合物(H5PW10V2O40),并与1-丁基-3-甲基咪唑溴(BmimBr)离子液体反应生成一种杂多酸杂化材料([Bmim]5PW10V2O40)。利用红外光谱(FT-IR)、X射线衍射光谱(XRD)和紫外可见光谱(UV-vis)对所合成的杂多酸杂化材料进行表征。结果表明,[Bmim]5PW10V2O40具有咪唑阳离子基团和Keggin型杂多阴离子基团的结构特征,并且两种基团之间存在相互作用。以SiO_2为载体制备负载型的杂多酸杂化材料催化剂[Bmim]5PW10V2O40/SiO_2,以H2O_2作为氧化剂,考察该催化剂对模拟油中DBT的氧化性能,并优化氧化反应条件,在反应温度40℃,O/S物质的量比为3.0的条件下,反应50min,模拟油品中的DBT的转化率可以达到100%。催化剂可以通过离心法分离,经过干燥之后,可以循环使用至少七次,而对DBT的氧化活性没有降低。     

湿法脱硫浆液中Hg2+的还原机制研究

针对燃煤电厂湿法脱硫浆液中Hg²⁺易被还原的特性,研究Hg²⁺在模拟湿法脱硫系统中的迁移机制,考察了浆液温度、pH值以及SO₃^2-、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺浓度等因素对Hg²⁺还原性能的影响。结果表明,Hg²⁺还原率随着浆液中SO₃^2-浓度的增大而降低;pH值对Hg²⁺的还原呈先增加后降低的趋势,在pH值为5.5时还原率最高;温度的升高不利于浆液中稳定的二价汞盐络合物存在,导致Hg²⁺还原率增加;Ca²⁺、Mg²⁺以及Cl^-浓度的增加有利于形成稳定化合物,从而抑制Hg²⁺的还原。     

Fe/Al-SiO_2复合金属氧化物用于燃煤烟气中汞的脱除

采用不同方法制备了Fe/Al-SiO_2复合金属氧化物以模拟赤泥成分,模拟烟气条件下考察其脱汞性能。结果表明,采用溶胶-凝胶法得到的复合金属氧化物在300-450℃具有优异的脱汞性能,其中,在350℃、3 h内平均脱汞率可达到94.8%。Fe_2O_3为Hg~0的氧化提供了晶格氧和化学吸附氧;SiO_2形成的硅溶胶则有利于活性组分Fe_2O_3的分散,增强了Hg~0与活性位的接触。基本模拟烟气中存在微量HCl和NO时,Hg~0脱除率接近100%;当烟气中存在0.2 mL/min、0.4 mL/min的SO_2时,吸附剂的平均脱汞率分别降至90.7%、53.4%,这主要是由于SO_2与Fe_2O_3反应生成Fe_2(SO_4)_3,导致了Fe_2O_3的失活并抑制汞的脱除。     

近红外荧光探针检测金属离子、小分子和生物大分子

荧光探针技术是近年来发展迅速的一种荧光分析方法,具有灵敏度高、选择性好、操作简便和响应迅速等特点,受到环境及生命科学领域的青睐.随着荧光探针技术的发展,近红外一区荧光探针由于具有发射波长长(600～ 900 nm)、对细胞损伤小、组织穿透性强和自发荧光背景低等优点,被广泛应用于细胞、组织等复杂生物体系中生物分子的检测、...