本發(fā)明涉及一種含汞煙氣脫汞的吸收液及其在含汞煙氣脫汞中的應(yīng)用，尤其涉及一種基于吸收液用于含汞煙氣同時(shí)脫除單質(zhì)汞和氧化汞的方法，特別適合于鉛、鋅、銅、鎳等重金屬冶煉煙氣；屬于火法冶金煙氣處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

由于汞具有生物富集性、全球傳播性、高毒性等特點(diǎn)使得汞污染已經(jīng)成為全球越來越關(guān)注的環(huán)境問題。在2013年，包括中國在內(nèi)的80多個(gè)國家簽訂了全球的《關(guān)于汞的水俁公約》，旨在降低全球汞排放。我國是全球汞排放大國，嚴(yán)格限定汞排放已經(jīng)必然。有色金屬冶煉行業(yè)是我國主要的大氣汞排放來源之一，國家環(huán)境保護(hù)部頒發(fā)的最新《鉛鋅冶煉大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中明確規(guī)定汞的排放不超過0.05mg/Nm3，這就對(duì)冶煉煙氣脫汞技術(shù)提出了嚴(yán)格的要求。

傳統(tǒng)煙氣中汞通常有三種形態(tài)：氣態(tài)單質(zhì)汞、氣態(tài)二價(jià)汞和顆粒態(tài)汞。通常顆粒態(tài)汞可以在靜電除塵或布袋除塵中除去。對(duì)于水溶性的氣態(tài)二價(jià)汞通常使用濕法洗滌技術(shù)去除。由于氣態(tài)單質(zhì)汞的不溶性使得其很難在現(xiàn)有的煙氣凈化工藝中去除。無法去除的單質(zhì)汞大部分揮發(fā)到大氣中，造成汞污染，因此如何實(shí)現(xiàn)煙氣中單質(zhì)汞的去除成分降低汞排放的關(guān)鍵問題。

國內(nèi)外上常用的專門脫汞技術(shù)主要包括甘汞法，碘化鉀法等，但這些方法有脫汞成本高、無法處理低濃度含汞煙氣等缺點(diǎn)。目前我國大多數(shù)冶煉企業(yè)都沒有專門的煙氣脫汞工藝，都是利用在現(xiàn)有的煙氣脫硫脫硝的過程中協(xié)同脫除，對(duì)單質(zhì)汞脫除效率不高。此外，冶煉煙氣還有汞含量高、波動(dòng)性大、SO2含量高等特點(diǎn)，這些都造成現(xiàn)有工藝很難達(dá)到汞排放達(dá)標(biāo)。為了達(dá)到汞排放標(biāo)準(zhǔn)，中國專利(CN 103111182A)提出一種用含次氯酸鈉的石灰溶液氧化吸收汞，但是很難克服高含量SO2的影響。同時(shí)中國專利(CN 103877844A)提出一種咪唑類離子液體及雙氧水混合而成新型汞吸附液，但是離子液體昂貴的成本大大的限值其應(yīng)用。因此開發(fā)一種廉價(jià)有效的回收利用煙氣中汞吸收液成為了煙氣脫汞的當(dāng)務(wù)之急。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決傳統(tǒng)冶煉煙氣脫汞方法存在的不足，本發(fā)明的的目旨在提供一種可高效同時(shí)脫除含汞煙氣中單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞的吸收液。

本發(fā)明的另一個(gè)目的是在于提供基于所述吸收液用于含汞煙氣脫汞的方法，該方法能高效同時(shí)脫除含汞煙氣中單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞，其使用范圍廣，對(duì)設(shè)備要求低，且后續(xù)處理簡單，廣泛適應(yīng)于各種含汞煙氣洗滌凈化處理過程。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明提供了一種用于含汞煙氣脫汞的吸收液，該吸收液包含碘離子(I-)、硫脲類化合物、二硫甲脒和硬脂酸鈉組份。

本發(fā)明的技術(shù)方案中，吸收液配方中硫脲類化合物主要作為汞配體，其所含的硫脲官能團(tuán)可以與汞高效的絡(luò)合，形成穩(wěn)定的汞絡(luò)合物，可以高效地實(shí)現(xiàn)氧化態(tài)汞的去除；硬脂酸鈉主要作為吸收液的表面活性劑，其作用是增加洗滌過程中氣液接觸時(shí)間，以提高脫汞效率；二硫甲脒主要作為氣態(tài)元素汞的氧化劑，碘離子促進(jìn)元素汞氧化效率和氧化速度，兩者之間產(chǎn)生協(xié)同增效作用，可以實(shí)現(xiàn)元素汞的高效氧化。同時(shí)，碘離子的存在可以與硫脲類化合物起到協(xié)同配位絡(luò)合氧化元素汞作用，可以促進(jìn)煙氣中元素汞快速、高效的被吸收液吸收。具體的反應(yīng)如下：

Hg2++4SC(NH2)2＝Hg[SC(NH2)2]42+

Hg0+FDS+I-+2H+＝Hg[SC(NH2)2]In2-n(其中二硫甲脒簡稱為FDS)

本發(fā)明首次提出利用碘離子和硫脲類化合物協(xié)同絡(luò)合去除冶煉煙氣氣態(tài)汞的方法，在氧化劑二硫甲脒存在的條件下可以實(shí)現(xiàn)汞的高效氧化脫除。

優(yōu)選的方案，每升吸收液中包含以下組分：碘離子：0.01～0.05mol；硫脲類化合物：0.1～0.6mol；二硫甲脒：0.005～0.015mol；硬脂酸鈉：0.001～0.003mol。該優(yōu)選的吸收液配方對(duì)各組分之間的配比進(jìn)行優(yōu)化，強(qiáng)化組分之間的協(xié)同增效能力，可以實(shí)現(xiàn)元素態(tài)汞和氧化態(tài)汞的高效去除，適用范圍廣泛。

較優(yōu)選的方案，硫脲類化合物包括硫脲、雙硫脲、氨基硫脲中的至少一種。

較優(yōu)選的方案，吸收液為酸性溶液，最優(yōu)選的pH為0.5～4.5。

本發(fā)明還提供了一種基于所述的吸收液用于含汞煙氣脫汞的方法，該方法是將含汞煙氣與所述吸收液接觸反應(yīng)，含汞煙氣中的單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞進(jìn)入所述吸收液。

優(yōu)選的方案，吸收液的溫度在15～75℃范圍內(nèi)。

優(yōu)選的方案，吸收液的pH為0.5～4.5。

優(yōu)選的方案，吸收液與含汞煙氣的體積比為1:500～2000。吸收液的吸收能力強(qiáng)，吸收容量大，可以適應(yīng)不同含汞量煙氣的脫汞處理。

優(yōu)選的方案，含汞煙氣中汞含量為0.1～30mg/Nm3；所述含汞煙氣中其它主要?dú)怏w體積百分比含量為：O2 0.1％～15％；N2 40％～80％；SO2 0.01％～5％；CO2 0％～10％。

優(yōu)選的方案，含汞煙氣脫汞通過噴淋吸收塔實(shí)現(xiàn)。

較優(yōu)選的方案，含汞煙氣從噴淋吸收塔底部通入噴淋吸收塔內(nèi)，與從噴淋吸收塔頂部噴入的吸收液逆流接觸、反應(yīng)，含汞煙氣中的單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞進(jìn)入吸收液中，實(shí)現(xiàn)含汞煙氣脫汞。

相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明技術(shù)方案的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、通過本發(fā)明的吸收液配方可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)煙氣中單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞的高效去除。

2、通過碘離子與硫脲類化合物的協(xié)同絡(luò)合作用，氧化劑二硫甲脒單質(zhì)汞可以被二硫甲脒的高效氧化去除，總脫汞效率穩(wěn)定在90％以上。

3、本發(fā)明對(duì)煙氣成分要求低，適合于銅、鉛、鋅等金屬冶煉的高汞煙氣處理的領(lǐng)域，適合于濕法洗滌凈化煙氣過程。

4、本發(fā)明的吸收液飽和吸汞量大，脫汞成本低，利于吸收液的后續(xù)處理。

5、本發(fā)明的吸收液對(duì)煙氣中汞含量要求較低，對(duì)于較高和較低的汞含量均有較高的回收效果，僅需根據(jù)煙氣含汞量適當(dāng)調(diào)整吸收液成分，操作簡單。

附圖說明

【圖1】為本發(fā)明的不同硫脲含量下吸收液對(duì)煙氣中氧化態(tài)態(tài)汞的吸收影響曲線圖。

【圖2】為本發(fā)明的不同碘離子和二硫甲脒含量下吸收液對(duì)煙氣中單質(zhì)態(tài)汞的吸收影響曲線圖。

【圖3】為本發(fā)明的不同吸收液組分對(duì)煙氣中元素態(tài)汞的吸收影響曲線圖。

【圖4】為本發(fā)明的吸收液應(yīng)用示意圖。

具體實(shí)施方式

以下實(shí)施例旨在進(jìn)一步說明本發(fā)明內(nèi)容，而不是限制本發(fā)明權(quán)利要求保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

本實(shí)施采用的煙氣的溫度為45℃，煙氣的主要成分含量(體積)：SO2 4％，O2 5％，Hg2+1mg/Nm3，其余的為N2。汞吸附溶液洗成分：硫脲類化合物的含量分別為0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L，碘離子含量為0.01mol/L，洗滌溶液pH為2.0，二硫甲脒含量為0.01mol/L，硬脂酸鈉0.001mol/L。將氣體流量為1L/min的含汞煙氣通入溶液體積為500mL的洗滌溶液模擬煙氣洗滌過程，反應(yīng)時(shí)間為60min。經(jīng)過洗滌后，煙氣中汞的去除效果如圖1所示。從圖1中可以看出，當(dāng)硫脲含量為0.1mol/L時(shí)，汞吸附溶液對(duì)煙氣中二價(jià)汞離子的去除效率在97％以上，隨著硫脲含量的增加，汞去除效率增加，當(dāng)硫脲含量增加到0.3mol/L時(shí)，氧化態(tài)汞去除效率在99％以上。以上結(jié)果可以表明，新型汞吸附溶液對(duì)高硫冶煉煙氣中氧化態(tài)汞具有很好的去除效果。

實(shí)施例2

本實(shí)施采用的煙氣的溫度為35℃，煙氣的主要成分含量(體積)：SO2 4％，O2 5％，Hg0 450μg/Nm3，CO2 3％，其余的為N2。汞吸附溶液洗成分：硫脲類化合物的含量為0.2mol/L，碘離子含量分別為0.01mol/L、0.02mol/L、0.03mol/L，洗滌溶液pH為1.5，二硫甲脒含量分為0.01mol/L，硬脂酸鈉0.002mol/L。將氣體流量為0.6L/min的含汞煙氣通入溶液體積為500mL的洗滌溶液模擬煙氣洗滌過程，反應(yīng)時(shí)間為60min。經(jīng)過洗滌后，煙氣中汞的去除效果如圖2所示。從圖2中可以看出，汞吸附溶液對(duì)元素態(tài)汞有較高的去除效率，當(dāng)?shù)怆x子含量為0.03mol/L和二硫甲脒含量為0.015mol/L，此時(shí)單質(zhì)汞的去除效率在90％以上。以上結(jié)果可以表明，新型汞吸附溶液對(duì)高硫冶煉煙氣中元素態(tài)汞也具有較好的去除效果。實(shí)施例3

本實(shí)施采用的煙氣的溫度為25℃，煙氣的主要成分含量(體積)：SO2 2％，O2 6％，Hg0 450μg/Nm3，CO2 3％，其余的為N2。汞吸附溶液洗成分：硫脲類化合物的含量為0.2mol/L，碘離子含量為0.01mol/L，洗滌溶液pH為1.5，二硫甲脒含量分別為0、0.005mol/L、0.01mol/L、0.015mol/L，硬脂酸鈉含量為0.002mol/L。將氣體流量為0.6L/min的含汞煙氣通入溶液體積為500mL的洗滌溶液模擬煙氣洗滌過程，反應(yīng)時(shí)間為60min。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)溶液中不含二硫甲脒時(shí)，該洗滌液對(duì)單質(zhì)汞的去除效果僅為64.5％，但溶液中加入0.005mol/L二硫甲脒后，單質(zhì)汞的去除效率迅速上升為85.8％，隨著二硫甲脒含量的增加，單質(zhì)汞的去除率不斷增加，當(dāng)二硫甲脒含量到0.015mol/L時(shí)，單質(zhì)汞的去除效率可達(dá)90％以上。以上結(jié)果表明氧化劑二硫甲脒可以大大促進(jìn)單質(zhì)汞的去除效率。

實(shí)施例4

本實(shí)施采用的煙氣的溫度為35℃，煙氣的主要成分含量(體積)：SO2 2％，O2 6％，Hg0 450μg/Nm3，CO2 3％，其余的為N2。配置以下三種汞吸附溶液洗：(1)硫脲絡(luò)合物洗滌液，即含硫脲類化合物含量分別為0.1 5mol/L，洗滌溶液pH為1.5，二硫甲脒含量分為0.01mol/L，硬脂酸鈉0.002mol/L，其中不含碘離子；(2)碘離子絡(luò)合物洗滌液，即碘離子含量為0.01mol/L，不含硫脲類化合物含量，其它成分與(1)相同；(3)硫脲+碘離子絡(luò)合物洗滌液，即硫脲類化合物含量

0.15mol/L，碘離子含量為0.01mol/L，其它成分與(1)中相同。將氣體流量為0.6L/min的含汞煙氣通入溶液體積為500mL的洗滌溶液模擬煙氣洗滌過程，反應(yīng)時(shí)間為60min。經(jīng)過洗滌后，煙氣中汞的去除效果如圖3所示。單獨(dú)碘離子或硫脲作用絡(luò)合離子實(shí)現(xiàn)元素汞的氧化去除效果都不好，對(duì)單質(zhì)汞去除效率僅為23.8％和52.8％；當(dāng)兩者復(fù)合后，絡(luò)合離子之間產(chǎn)生協(xié)同作用，促進(jìn)單質(zhì)汞的去除，去除效率可達(dá)到90％以上。

實(shí)施例5

本實(shí)施采用的煙氣的溫度為35℃，煙氣的主要成分含量(體積)：SO2 4％，O2 5％，Hg0 450μg/Nm3，Hg2+1mg/Nm3,CO2 3％,其余的為N2。汞吸附溶液洗成分：硫脲類化合物的含量分別為0.1mol/L，碘離子含量分為0.01mol/L，洗滌溶液pH為1.5，二硫甲脒含量分為0.01mol/L，硬脂酸鈉0.002mol/L。將氣體流量為1.5L/min的含汞煙氣通入溶液體積為500mL的洗滌溶液模擬煙氣洗滌過程，反應(yīng)時(shí)間為60min。經(jīng)過汞吸附溶液后，煙氣中氧化態(tài)汞和單質(zhì)態(tài)汞都得到了有效的去除，其中氧化態(tài)汞去除效率在98％以上，單質(zhì)態(tài)汞去除效率在89％以上，綜合煙氣總汞脫除效率在95％以上。

技術(shù)特征：

1.一種用于含汞煙氣脫汞的吸收液，其特征在于：包含碘離子、硫脲類化合物、二硫甲脒和硬脂酸鈉組份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于含汞煙氣脫汞的吸收液，其特征在于：每升吸收液中包含以下組分：

碘離子：0.01～0.05mol；

硫脲類化合物：0.1～0.6mol；

二硫甲脒：0.005～0.015mol；

硬脂酸鈉：0.001～0.003mol。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的用于含汞煙氣脫汞的吸收液，其特征在于：所述的硫脲類化合物包括硫脲、雙硫脲、氨基硫脲中的至少一種。

4.基于權(quán)利要求1～3任一項(xiàng)所述的吸收液用于含汞煙氣脫汞的方法，其特征在于：將含汞煙氣與所述吸收液接觸反應(yīng)，含汞煙氣中的單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞進(jìn)入所述吸收液中。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于吸收液用于含汞煙氣脫汞的方法，其特征在于：所述吸收液的溫度在15～75℃范圍內(nèi)。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于吸收液用于含汞煙氣脫汞的方法，其特征在于：所述吸收液的pH為0.5～4.5。

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于吸收液用于含汞煙氣脫汞的方法，其特征在于：所述的吸收液與含汞煙氣的體積比為1:500～2000。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于吸收液用于含汞煙氣脫汞的方法，其特征在于：所述的含汞煙氣中汞含量為0.1～30mg/Nm3；

所述含汞煙氣中其它主要?dú)怏w體積百分比含量為：

O2 0.1％～15％；

N2 40％～80％；

SO2 0.01％～5％；

CO2 0％～10％。

9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于吸收液用于含汞煙氣脫汞的方法，其特征在于：含汞煙氣脫汞通過噴淋吸收塔實(shí)現(xiàn)。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的基于吸收液用于含汞煙氣脫汞的方法，其特征在于：含汞煙氣從噴淋吸收塔底部通入噴淋吸收塔內(nèi)，與從噴淋吸收塔頂部噴入的吸收液逆流接觸、反應(yīng)，含汞煙氣中的單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞進(jìn)入吸收液中，實(shí)現(xiàn)含汞煙氣脫汞。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種用于含汞煙氣脫汞的吸收液及含汞煙氣脫汞的方法，所述吸收液包含碘離子、硫脲類化合物、二硫甲脒和硬脂酸鈉組份，將含汞煙氣與所述吸收液接觸反應(yīng)，含汞煙氣中的單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞進(jìn)入所述吸收液中，可以實(shí)現(xiàn)含汞煙氣中單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞的同時(shí)高效脫除，特別適用于處理高汞煙氣，對(duì)汞的脫除效率在90％以上。

技術(shù)研發(fā)人員：劉恢;劉志樓;彭兵;柴立元;王東麗;楊姝;閔小波

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中南大學(xué)

文檔號(hào)碼：201610801749

技術(shù)研發(fā)日：2016.09.05

技術(shù)公布日：2017.01.04