光化学表面修饰ACFs协同脱除焚烧废气中HCl/SOx/NOx/Hg的机理研究

严格控制焚烧废气中二次污染的排放是发展垃圾焚烧技术的关键环节，然而现有的各污染物分而治之的"串联式"废气净化系统却存在工艺复杂、设备庞大、脱除废物难以处理等问题。本项目提出一种新型、经济有效的多污染物综合治理方法：采用光化学改性活性炭纤维（ACFs）将HCl/SO2/NO/Hg吸附、催化氧化并水合转化为盐酸/硫酸/硝酸及Hg的化合物，进而水洗脱附和ACFs再生，实现四种污染组分的深度净化并有利于稀酸产物的回收利用。本项目拟对该新方法展开系统深入的研究和探索，从微观、微量层次上对ACFs改性前后表面结构与官能团组分进行定量表征，系统的考察不同条件下各污染物的吸附脱除行为、生成的中间产物及终产产物的组分特征，揭示不同污染组分之间的竞争吸附与协同脱除机理，并构建吸附动力学模型，确定优化的反应条件参数，为实现改性ACFs高效一体化协同脱除焚烧废气中多种污染物及产物资源化利用提供科学依据。

垃圾焚烧技术是实现垃圾快速无害化、减容减量化和资源回收化的最有效手段。然而，垃圾焚烧废气中多种污染物的净化却亟待解决。本项目采用先进测试技术并综合运用多学科知识对ACF改性前后表面结构与官能团组分进行定量表征，系统考察不同条件下改性前后ACF脱除单一以及多种污染物（HCl/SO2/NO/Hg）的行为特性，基于TPD、XPS、FTIR检测ACF表面污染组分的赋存形态，以期阐明不同污染物之间的竞争吸附与协同脱除机理。主要结果表明：ACF脱除SO2、NO是一个包含初期物理吸附、后期化学吸附的过程；而对于HCl、Hg来说主要以物理吸附为主。ACF表面含氧官能团、环境气氛中的O2均可促进NO向NO2的转化，但是吸附态的NO与自由氧的反应是吸附氧化脱硝的主要途径和控制步骤。不同污染物之间彼此表现出一定程度的竞争吸附行为，较之其他组分，SO2的吸附优势最强，HCl和NO次之，Hg因其浓度很低而对其他组分影响微弱。NO的存在能够促进HCl、SO2以及Hg的吸附，其机理在于ACF表面-NO2和-NO3的产生以及复杂络合物的形成。上述研究结果对进一步探索和实现ACF高效一体化脱除多种污染物提供科学依据。