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可再生的磁性硫化铁钛尖晶石对污酸中二价汞的选择性去除研究

可再生的磁性硫化铁钛尖晶石对污酸中二价汞的选择性去除研究

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作者：覃睿杨江南大学

学位级别：硕士

我国是世界上汞排放量最大的国家,作为《水俣公约》的缔约国,面临巨大的汞减排压力。有色金属冶炼行业是我国主要的人为汞排放源之一,其产生的污酸中含有高浓度的二价汞(Hg)。因此,控制污酸中Hg的排放对于解决我国汞排放问题具有重要的... 详细信息

我国是世界上汞排放量最大的国家,作为《水俣公约》的缔约国,面临巨大的汞减排压力。有色金属冶炼行业是我国主要的人为汞排放源之一,其产生的污酸中含有高浓度的二价汞(Hg)。因此,控制污酸中Hg的排放对于解决我国汞排放问题具有重要的意义。吸附法是一种具有实际应用前景的控制污酸中Hg排放的技术,其核心在于开发出适用于污酸体系的高效吸附剂。为此,本研究通过硫化(HS预处理)在磁性铁钛尖晶石(FeTiO)表面修饰一层Fe S,开发出了具有优异Hg去除性能的硫化FeTiO。在此基础上,通过提高硫化温度和硫化时间对硫化FeTiO进行优化:一方面提高表面Fe S的含量,另一方面改变表面Fe S的形态,开发出了具有更优异Hg去除性能的硫化FeTiO-400。主要研究结果如下:(1)300℃时对FeTiO进行硫化1小时,其表面形成了一层Fe S,显著提高了其去除Hg的性能。硫化FeTiO的吸附容量达到了292～317 mg g,吸附速率达到了49.5～57.6 mg g h。与此同时,硫化FeTiO对Hg的去除表现出优异的选择性,其去除Hg的性能基本不受Zn、Cu和Cd等共存金属离子的干扰。此外,机制和动力学研究表明Fe S中的Fe能够被吸附在其上的Hg以摩尔比为1:2的比例对进行同晶取代生成硫汞化合物。使用过的硫化FeTiO能够从污酸中进行磁分离回收,其经热处理后,吸附在其表面的汞能够以高浓度气态零价汞的形式脱附出来,同时利用冶炼烟气中零价汞的回收装置将其冷凝为液态零价汞集中控制。此外,热脱附后的吸附剂可以通过再次硫化循环再生使用。(2)400℃时对FeTiO进行硫化2小时,其表面形成了多层Fe S,进一步提高了其去除Hg的性能。硫化FeTiO-400的吸附容量达到1285～1304 mg g,吸附速率达到120～123 mg g h。相对于硫化FeTiO而言,硫化FeTiO-400的吸附容量和吸附速率的增幅分别超过300%和100%。与此同时,硫化FeTiO-400对Hg的去除也表现出优异的选择性。机制和动力学研究表明Fe S与Hg Cl以2:3的化学计量比反应生成HgSCl。硫化FeTiO-400也能够从污酸中进行磁分离回收,其一方面能实现汞的集中控制,另一方面可以不断循环再生。

关键词：污酸二价汞硫化铁钛尖晶石选择性去除汞的集中控制

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