简谈金属元素液体吸收剂对燃煤烟气中金属元素吸收特性

论文导读：恒温自动连续空气采样器。EDTA，EDTA二钠盐，S，MnO2均为化学纯；HCl，分析纯；Zn、Na、Mg、Al、Mo、Ni、Se、Fe、Cd、Pb、As、Hg、Cr，均为分析纯。1.2仪器工作条件把空气采样器与烟气管道连接好，设置空气采样器的各项参数。累积流量：18L；采样时间：1h；采样温度：28℃；瞬时流量：0.3L/min。1.3实验方法分别
摘 要：采用不同的液体吸收剂对真实燃煤气体中的13种金属元素进行吸收，利用电感耦合等离子体发射光谱（ICP—AES）原子发射仪对吸收后溶液进行分析，找出燃煤烟气中金属元素的最佳液体吸收剂。
关键词：燃煤烟气 金属元素 ICP—AES 吸收剂
1007—3973（2012）009—045—02
从环境污染方面来讲，主要有Hg、Cd、Pb、Zn、Cu、Co、Ni、Sn、Cr和砷等。据统计，全世界每年因燃煤排放到大气中重金属汞的量达3 000 t，砷达1 500t。降落在地面的金属化及其合物会通过食物链富集最终进入人体内，对人体产生巨大危害。例如在日本发生的水俣病和骨痛病分别是由汞污染和镉污染导致。对燃煤烟气中金属元素的控制已有一些报道。曾汉才等通过实验证实采用浮选法可不同程度的除去原煤中As、Cd、Pb、Co、Cu、Cr和Ni 7种重金属；铝土矿对5种重金属元素的排放都有控制作用。江贻满指出活性炭对汞的脱除效率可达到90%以上，但成本高。
本文选用三类特性不同液体吸收剂对真实烟气进行吸收，从而减少了实验理论误差，提高了实验的准确性和真实性。
1实验部分

1.1仪器与试剂

美国Leeman公司 DRE电感耦合等离子体发射光谱（ICP—AES）原子发射仪，青岛恒达智能仪器有限公司 HY—1 24小时恒温自动连续空气采样器。
EDTA，EDTA二钠盐，S，MnO2均为化学纯；HCl，分析纯；Zn、Na、Mg、Al、Mo、Ni、Se、Fe、Cd、Pb、As、Hg、Cr，均为分析纯。

1.2仪器工作条件

把空气采样器与烟气管道连接好，设置空气采样器的各项参数。累积流量：18 L；采样时间：1h；采样温度：28 ℃；瞬时流量：0.3 L/min。

1.3实验方法

分别取0.001mol/L的EDTA 、EDTA二钠盐及MnO2溶液各25ml；0.001mol/L 的HCl及硫粉各50ml放入大气采样器中对烟气进行吸收。均在1h后取出用ICP—AES原子发射仪进行分析，并计算不同种吸收剂对金属元素的吸附量，画出相应的柱状图，进行对比分析，找出对烟气中金属元素吸附性能最佳的吸收剂。
2结果与讨论

2.1络合剂的吸附性能研究

EDTA 具有很强的络合能力，可以很容易与许多金属形成络和物；EDTA二钠盐作为一种重要螯合剂可螯合分离金属的能力相当强。两者对各种金属元素的吸收情况如图

1、图2所示。

由图1和图2知：EDTA对硒、砷的吸收作用最强，对钼、铁、汞没有吸收作用；EDTA二钠盐对钠的吸出量最多超过15mg/L，可能是由于本身含有钠元素所致，对钼、汞没有吸收作用，对其它元素的吸收作用与EDTA基本一致，因此EDTA及EDTA二钠盐能吸出烟气中的大部分金属且吸出能力相当。

2.2催化反应类吸附剂的性能研究

MnO2是一种很好的催化剂，对重金属离子具有较强的亲和力，其表面的羟基与重金属络合行为在吸收过程中起重要的作用，对重金属的络合有一定的选择性。MnO2吸附出烟气中各金属元素的含量如图3所示（计算公式参照2.1）。
由图3可知：MnO2对硒的吸收作用最强为7.5 mg/L左右，对锌、钼、铁、镍、砷和汞这5种重金属元素没有吸收作用，对源于：毕业设计论文www.7ctime.com
其他金属元素的吸收作用均比较微弱。因此，可知MnO2在此实验条件下对烟气中金属元素的吸收能力不强。

2.3Hg吸附剂的性能研究

氯离子是较稳定的无极配合剂之一，HCl在吸收烟气的过程中氯离子起到配位剂的作用能与金属汞形成配合物能与汞形成配合物；S与汞结合形成Hg2S。实验研究表明，HCl和S悬浮液吸出的金属元素的种类一样多，对汞并没有明显的吸收作用，可能是由于烟气中的汞以汞蒸气的形式存在，导致汞不能与两者相互作用所致，并且HCl和S悬浮液对其它元素的吸收作用也较微弱。因此，HCl和S悬浮液不是烟气中金属元素的理想吸收剂。
3结论
（1）络合剂类的吸收剂EDTA和EDTA二钠盐均能吸收烟气中的绝大部分金属元素，且对大多数金属元素的吸出量基本相同。因此EDTA、EDTA二钠盐均是燃煤烟气中金属元素的很好的吸收剂。
（2）催化反应类吸附剂MnO2以一种酸性氧化物的身份作为吸附剂，对烟气中金属元素有选择性吸收且吸量普遍偏低，这与它本身的性质有关。
（3）Hg吸附剂HCl和硫悬浮液对烟气中金属元素的吸收性能很相似，对锌、钼、铁、汞无吸收作用，对其它金属元素的吸附量也很少，因此，HCl和S对烟气中金属元素的吸收能力很弱。
（4）通过对不同种液体吸附剂的吸收性能进行对比，结果表明，络合剂类的吸收剂EDTA和EDTA真实燃煤烟气中的金属元素的吸收作用较强，是比较理想的的液体吸收剂。
（资助项目：燃煤烟气中CO2及重金属污染物联合脱除技术，项目编号：LS2010154；沈阳师范大学大学生课题，编号：20111600010468）
参考文献：
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