[发明专利]一种光催化氧化烟气中单质汞的方法

说明书

本发明公开了一种光催化氧化烟气中单质汞的方法。该方法利用半导体金属硫化物作为光催化剂，在紫外光作用下，烟气中单质汞进行催化氧化反应，生成Hg²⁺；其中：所述光催化剂为二元或者三元金属硫化物。本发明方法具有很高的单质汞氧化率。本发明具有简单易行、投资少、无二次污染等优势，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明属于环境污染防治净化技术领域，具体涉及一种光催化氧化烟气中单质汞的方法。

背景技术

汞因其剧毒、高挥发性、易于在生物体内沉积且迟滞性长等特点，已被联合国环境规划署（UNEP）认定为全球性环境污染物，受到了国际社会的广泛关注。大气中由于人类活动而排放的汞量占到了汞排放总量的三分之一到二分之一。人为排放的汞在进入大气后，通过干湿沉降重新返回到地面，污染土壤和水体，并在食物链中富集，最终会对人体健康造成不可逆的损伤。

我国在2010年10月1日实施的《铅、锌工业污染物排放标准（GB 25466 -2010）》中明确规定，现有铅、锌工业企业的汞及其化合物排放量不能超过1.0 mg·m^-3，2010年10月1日后新建企业的汞及其化合物排放量严格限制在0.05mg·m^-3以下。在2012年1月1日起开始实施的《火电厂大气污染物排放标准（GB 13223-2011）》中，明确规定汞及其化合物排放量严格限制在0.03mg·m^-3以下。在2014年7月1日起开始实施的《锡、锑、汞工业污染物排放标准（GB 30770-2014）》中，明确规定现有的采矿、选矿、冶炼工业企业的汞及其化合物排放量不能超过0.01 mg·m^-3，2014年7月1日后新建企业的汞及其化合物排放量严格限制在0.01mg·m^-3以下。随后发布的《重点区域大气污染防治“十二五”规划》也提出将全面展开汞排放污染防治工作，深入发展大气汞排放监测和控制试点，积极推进汞排放协同控制。2016年4月28日，第十二届全国人民代表大会常务委员会第二十次会议批准《关于汞的水俣公约》，此公约将自2017年8月16日起对我国正式生效，公约规定必须对燃煤电厂、燃煤工业锅炉、有色金属生产当中使用的冶炼和焙烧工艺、废物焚烧设施等的大气排放采取措施，以控制并减少汞及其化合物的排放问题。新标准的出台，大力加强了对汞排放的监督管理，国家环保部将投入更多时间和精力来严格限制烟气汞的排放，而火电、热电、冶金、建材、化工等多个行业也将面临着更大的烟气汞减排压力，寻求经济可行的烟气汞控制方法势在必行。

在汞的三种存在形态中，氧化态汞（Hg²⁺）和颗粒态汞（Hg^p）能较为有效地被除尘器、湿法脱硫系统（WFGD）等现有的污染控制设备去除，Hg⁰则极易挥发且不溶于水，很难利用现有的污染物控制设备直接将其去除。因此，烟气中Hg⁰的有效脱除是当今大气汞污染治理领域的难题。由于Hg²⁺和Hg^p极易被脱除，所以将Hg⁰高效转化成Hg²⁺或Hg^p，然后利用现有的污染物脱除设备将它们脱除被公认为是一种有效的烟气汞污染控制方法。目前最为成熟的烟气脱汞技术为活性炭喷射技术，其本质就是将Hg⁰首先转化为Hg^p，然后再在除尘装置中将烟气中的汞脱除。活性炭吸附效果较好，但脱汞效率受煤质及烟气条件的制约，且成本高，消耗量大，运行费用昂贵，还会阻碍飞灰的后续利用。与之对应，将烟气中的Hg⁰氧化成为Hg²⁺，再利用现有的污染物控制设备实现汞的脱除，成为了一种非常有潜力的烟气汞污染控制方法。其技术核心是如何在WFGD等现有污染物控制设备前实现Hg⁰的高效氧化。

非炭基金属硫化物，在自然界大量、稳定存在，廉价易得，可以克服活性炭材料的诸多缺陷，可以替代活性炭喷入烟道实现汞的吸附脱除。

发明内容