生物质熔盐热解制备多孔碳及烟气脱汞应用研究OA

【目的】燃煤电厂是中国最主要的人为汞排放源,利用廉价高碳生物质原料制备碳基脱汞吸附剂成为研究热点。【方法】本文以木屑为原料,利用熔盐热解一步碳化和活化制备多孔碳,利用扫描电子显微镜、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron,XPS)和比表面积分析测试研究了多孔碳的微观结构和表面化学特性,在固定床实验平台上测试了多孔碳的烟气脱汞性能,通过程序升温脱附实验和XPS表征识别了多孔碳上汞的吸附产物,以揭示多孔碳对Hg0的吸附机理;运用Aspen Plus对热解过程进行仿真模拟,为建立生物质熔盐热解产碳工艺提供基础数据。【结果】熔盐多孔碳上具有大孔-介孔-微孔骨架,其表面具有丰富的含氧官能团,在50~150℃温度区间内表现出良好脱汞性能;在LiCl-KCl熔盐体系中添加Fe(NO3)3可显著提高多孔碳的脱汞性能,脱汞效率达90%以上;多孔碳表面丰富的C==O基团将气态Hg0氧化并进一步转化为有机结合汞(Hg-OM)固定,同时C==O还原为C—O。熔盐可循环使用3次以上,且循环后制备的多孔碳仍保持高效脱汞性能。Aspen Plus模拟表明,木屑在700℃热解时碳产率约为31%,与实验结果吻合。【结论】熔盐热解工艺可实现生物质的同步碳化和活化,获得的多孔碳具有优异的烟气脱汞性能,为燃煤烟气汞污染治理提供了新思路。