铅锌冶炼烟气制酸尾气中SO2、NOx和零价Hg协同净化及机理研究

Low concentration SO2, NOx and Hg0 from sulphuric acid production tail gas in lead-zinc smelting are often direct emission to the atmosphere environment, realization the emissions of ultra-low concentration pollutant need to develop the technology for simultaneous removal of low concentration SO2, NOx and Hg0. According to the characteristics of sulphuric acid production tail gas in lead-zinc smelting, the SO2, NOx and Hg0 can be simultaneous removed with biochar catalysts at low temperature (100-250℃). The effect of physicochemical characteristics and structure of carrier on activities of catalysts are studied systematically. The distribution of active components is also discussed according to the new reaction system. Based on these studies, the new biochar carrier catalysts are developed, the key scientific issues for simultaneous removal of low concentration SO2, NOx and Hg0 can be solved. Meanwhile, the mechanism of simultaneous removal of SO2, NOx and Hg0 with biochar carrier catalysts is also investigated. The project is in line with the national, industry and local needs of waste gas purification control technology currently. The formation of systems theory is beneficial to expand and deepen the connotation of new desulfurization materials, which provide a theoretical and technical approach for technology development of the “high-efficiency removal of several pollutants”, “Ultra-low concentration emissions technology”, “function materials for simultaneous removal of several pollutants” and “short process”.

铅锌冶炼烟气制酸尾气中的低浓度SO2、NOx和零价Hg常常直接排放到大气环境中，实现污染物的超低浓度排放必须开发能够脱除这三种气态污染物的高效催化剂。本项目根据制酸尾气特点，采用生物炭催化剂低温条件下（100-250℃）同时脱除低浓度的SO2、NOx和Hg0，系统研究生物炭载体表面的物理化学特性、载体结构等对催化剂性能的影响；针对新的反应体系，深入研究活性物质分布对硫硝汞同时催化脱除性能的影响规律；开发新型生物炭催化剂，解决低浓度的SO2、NOx和Hg0协同高效催化脱除的关键科学问题；开发生物炭催化剂的再生方法，并提出生物炭催化剂同时催化脱除SO2、NOx和Hg0的反应机理。项目符合当前国家、行业、地方废气净化控制技术的需求，有利于拓展和深化新型生物炭催化剂材料的研究内涵，为铅锌冶炼烟气制酸过程中多污染物高效治理技术、超低浓度排放技术、多污染物协同净化功能材料和短流程技术的开发奠定理论基础。

铅锌冶炼烟气制酸尾气中的低浓度SO2、NO和零价Hg常常直接排放到大气环境中，实现污染物的超低浓度排放必须开发能够脱除这三种气态污染物的高效催化剂。本项目根据制酸尾气的特点，采用核桃壳和玉米秸秆生物炭催化剂低温条件下（100-250℃）同时脱除低浓度的SO2、NO和Hg0，系统研究了两种生物炭催化剂表面物理化学特性、载体结构和活性物质分布对硫硝汞同时催化脱除性能的影响规律，解决了低浓度SO2、NO和Hg0协同高效催化脱除的关键科学问题；开发出生物炭催化剂的再生方法，并通过理论计算等方法提出了生物炭催化剂同时催化脱除SO2、NO和Hg0的反应机理。项目符合当前国家、行业、地方废气净化控制技术的需求。具体研究成果如下：.（1）核桃壳生物炭催化剂（WSC）协同脱除NO、SO2和Hg0：研究发现在N2氛围700°C的温度下炭化，以KOH作为活化剂，碱炭比为2:1，在N2保护下600°C下进行活化，获得的核桃壳生物炭载体具有最佳的同时脱除NO、SO2和Hg0的能力。对已制备出的生物炭载体进行单一活性组分和复合组分优化，其中Fe-WSC和Fe-Mn-WSC两种催化剂在低温条件下能够实现低浓度硫硝汞的高效协同催化脱除。.（2）玉米秸秆生物炭催化剂（CSAC）协同脱除NO、SO2和Hg0：研究发现催化剂最佳制备条件为：炭化温度700℃，活化剂KOH，活化剂含量3:1，活化温度700℃，负载10%CuCl2，焙烧温度400℃。在最优条件下制备的催化剂表现出良好的芳构化结构，具有较高的比表面积和孔体积，丰富的活性官能团以及良好的铜分散性。在100-250℃下对SO2、NO和Hg0的最大脱除率分别为100%，99%和95%。研究发现水洗+氮气吹扫再生催化剂的效果最好，催化剂活性基本上恢复到了新鲜催化剂的活性。.（3）反应机理的提出：Cu/CSAC催化剂同时脱硫脱硝脱汞的反应中既有吸附脱除反应也有催化脱除反应，100℃以吸附脱除为主，200℃以催化脱除为主。烟气中的SO2在含有NH3的条件下形成硫酸盐；吸附态NH3和气相NO反应生成N2和H2O；烟气中的Hg0与O2反应生成HgO，从而实现联合脱除。