第02章 汞的相關知識介紹

1、汞的相關知識介紹主要內(nèi)容主要內(nèi)容汞的危害及排放汞的形態(tài)分析汞的排放控制技術汞的理化性質(zhì)化學式：Hg原子量：200.59性狀：是常溫狀態(tài)下唯一能呈液態(tài)的金屬，呈銀白色沸點：356.58熔點：-38.87相對密度：13.54g/cm3蒸氣壓：在0、20、30時分別為0.24、0.16、0.39Pa揮發(fā)性：常溫下即能蒸發(fā)，溫度愈高，蒸發(fā)愈快。20時空氣汞飽和濃度為15mg/m3。溶解度：不溶于水，能溶于類脂質(zhì)，易溶于硝酸及硫酸，不與堿液反應。汞的危害及排放汞的危害及排放對人體的危害（主要為甲基汞的危害）美國國家研究委員會（NRC）調(diào)查公眾攝入魚中的甲基汞（CH3Hg ）得出：汞的平均攝入量為1-6g

2、/天。研究表明其它形式的汞也有危害。汞以元素形式、無機形式和有機形式被吸收后，都轉化為二價汞，在腎臟上它能慢慢的消失，但是在腦部卻能長期停留。這會對人的注意力、運動功能、語言功能、視覺功能等產(chǎn)生影響。汞的理化性質(zhì)毒性 急性毒性： 人吸入濃度為0.51.0mg/m3汞蒸氣14周，可致亞急性汞中毒；吸入為13mg/m3汞蒸氣35h即可致急性中毒，出現(xiàn)呼吸道刺激癥狀，嚴重時還可致化學性肺炎；人一次性吸入2.5g汞被加熱后所產(chǎn)生的汞蒸氣可致死。給狗吸入金屬汞蒸氣1520mg/m3，每天8h，13d內(nèi)即死亡；給狗吸入12.55mg/m3，616d內(nèi)死亡。 慢性毒性： 長期在空氣中汞濃度高于0.01mg/

3、m3環(huán)境下工作或生活，可致慢性汞中毒。空氣汞濃度在0.0140.017mg/m3時，慢性汞中毒發(fā)病率為3.5%左右，0.020.04mg/m3時，約為4.5%左右，0.050.10mg/m3時，約為5%12%。環(huán)境中汞的允許濃度 我國規(guī)定的汞在室內(nèi)空氣中的最大允許濃度為0.01mg/m3 ，車間空氣中汞的最高容許濃度為0.02mg/m3 一般認為，人在汞濃度為1.2-8.5mg/m3的環(huán)境中很快會引起中毒。 一支體溫計打碎后，外泄的汞全部蒸發(fā)后，可使一間15平方米大、3米高的房間室內(nèi)空氣汞的濃度達到22.2mg/m3。 科學資料表明，汞對淡水魚的96hLC50值為33-400微克/升（96hL

4、C50值是指使50%的試驗魚類死亡時的濃度值）。這意味著，當體溫計破碎后，如果所含的1克汞完全通過下水道進入水體，需要約34立方米甚至更多的水來稀釋，才能使水中汞的濃度低于33-400微克/升。 汞的排放 燃煤鍋爐是現(xiàn)今所知的單個的最大的汞的排放源。1999年在美國電廠中使用的9億t煤中有75t的汞。而從燃煤電廠中排放的總的汞的量在40和52t之間。平均大約有40%的進入燃煤電廠的汞被捕捉，以及60%被排放到大氣中。我國原煤中汞的含量變化范圍平均在0.15.5 mg/kg, 煤中平均汞含量為0.22mg/kg, 由于燃煤的年耗量巨大, 每年燃煤排放的汞及其污染物的量是非常驚人的, 我國從197

5、81995年, 燃煤汞排放累計達到2500t, 每年增速為4.8%, 2003年人為源大氣汞排放為696t。汞的形態(tài)分析汞的形態(tài)分析黃鐵礦是煤中最普遍的汞載體，也以砷化物或有機汞形式存在。所有形式的汞在燃燒火焰中都會分解成HgHg0 0 。燃煤過程中，煙氣中汞的存在形式主要有3種： 顆粒態(tài)汞（粒子吸附態(tài)汞HgHgp p） 二價汞（氧化態(tài)汞HgHg2+2+） 零價汞（元素汞HgHg0 0） 3種形態(tài)的分布比例大概為零價汞54，氧化汞43和顆粒態(tài)汞3。燃燒溫度燃燒溫度900oC時，析出率時，析出率90熱力學平衡計算（Equilibrium calculations）725K975K溫度低于725K

6、溫度大于975K這種環(huán)境下汞的熱力學穩(wěn)定狀態(tài)是元素態(tài)，所以爐膛中的汞元素都以零價態(tài)存在。當溫度低于975K以后，開始有二價汞出現(xiàn)，隨著溫度的降低，二價汞的份額逐漸增大。溫度低于725K時，在煙氣中汞的熱力學穩(wěn)定狀態(tài)是氧化態(tài)，幾乎所有的零價汞都會轉化成為二價汞，而煙氣中的 二 價 汞 將 會 以HgCl2的形式存在。熱力學平衡計算（Equilibrium calculations） 溫度處于725K975K之間時，HgCl2的份額由煙氣中氯元素的含量決定。由Hg0氧化為Hg2+的反應主要為氯化反應：Cl + Hg0 + M HgCl + M Cl2 + HgCl HgCl2 + Cl所以對于汞的

7、氧化，Cl的濃度非常重要。汞在零價汞和二價汞之間的分布主要取決于煙氣中各成分的濃度。主要影響汞形態(tài)分布的成分有： HCl、O2、 H2O、 SO2、NO等等。由Hg0氧化為Hg2+的反應主要為氯化反應： Hg0 +Cl HgCl HgCl + Cl2 HgCl2 + Cl對于汞的氧化，Cl原子的濃度是最關鍵的，而產(chǎn)生Cl原子的反應： OH + HCl Cl + H2O HCl + H H2 + Cl因為Cl的產(chǎn)生需要HCl ，所以HCl的濃度直接影響到Hg0的氧化，并且HCl的濃度越高， Hg2+濃度就越高。 即HCl能促進Hg0的氧化。 Cl是通過以下反應產(chǎn)生的： OH + HCl Cl +

8、 H2O 由上可知，如果沒有O2，就不會有OH自由基的產(chǎn)生，所以O2的濃度越高，OH自由基的濃度就越高，Cl原子的濃度就越高， Hg2+濃度就越高。即O2能促進Hg0的氧化。 Cl是通過以下兩個反應產(chǎn)生的： OH + HCl Cl + H2O HCl + H H2 + Cl由上可知，當H2O的濃度增高時，反應會向左進行，Cl原子的產(chǎn)生將大大減少，則Hg2+濃度就降低，即H2O能抑制Hg0的氧化。Cl是通過以下反應產(chǎn)生的： Cl2 2ClSO2會發(fā)生以下反應： Cl2 + SO2 + H2O 2HCl + SO3 2Cl + SO2 + H2O 2HCl + SO3由上可知， SO2會抑制Cl原

9、子和Cl2的形成，從而抑制Hg2+的形成。即SO2能抑制Hg0的氧化。NO可以發(fā)生如下反應生成活性O原子： NO + O2 NO2 + O接著進行如下反應： HCl + O HOCl Hg + HOCl HgCl + OH HgCl + HOCl HgCl2 + OH由上可知，在含HCl的煙氣中，NO的存在能促進的HgCl2生成，即NO能促進Hg0的氧化。 汞的排放控制技術汞的排放控制技術洗選煤技術常規(guī)煙氣凈化裝置吸附劑噴入技術洗選煤技術 煤中的汞一般與灰分、黃鐵礦等結合在一起，洗選煤技術可去除大部分硫化鐵和其它物質(zhì)，同時除去原煤中汞。 去除率達到40%-82%。 簡單、成本低。除塵器 現(xiàn)有的

10、電除塵器除塵效率一般可達99%以上，煙氣中以較大顆粒存在形式存在的汞可被脫除，而對大量吸附于亞微米顆粒的汞脫除很低。 袋式除塵器（FF）在脫除細粉塵方面，有其獨特的效果，可獲得58%的平均脫除效率。濕法煙氣脫硫 由于Hg2+易溶于水，濕法煙氣脫硫（WFGD）無論是用石灰或者石灰石作為吸收劑，均可除去約90%的Hg2+，而對Hg0沒有明顯的脫除作用。 美國B&W公司在Michigan州和Cincinnati州電站中試試驗中，分別獲得平均77%和52%的除汞率。選擇催化還原脫銷 選擇催化還原裝置（SCR）可將氮氧化物還原為氮氣，還可有效促進Hg0的氧化。 美EERC（Energy and

11、Environmental Research Center)的中試試驗表明：燃用高氯煙煤通過SCR后顆粒態(tài)汞有顯著增加，而燃用低氯亞煙煤則無明顯變化。 在SCR過程中汞的化學反應可能與煤中的Cl、S、和C含量、SCR運行溫度、煙氣中氨濃度等因素有關系?，F(xiàn)有除塵，脫硫、脫硝技術的脫汞效果控制技術 氧化汞元素汞 顆粒態(tài)汞 ESP (電除塵器) 幾乎無效 幾乎無效 有效 FF (袋式除塵器)氧化汞會吸附在飛灰上而被捕捉，但某些情況下，由于氧化物的影響，捕捉效率降低 部分元素汞會吸附在飛灰上而被捕捉(高燒失率情況下)，但某些情況下，由于氧化物的影響，捕捉效果降低 有效FGD (煙氣脫硫裝置)有效幾乎無效，但當氧化汞被捕捉后，捕捉元汞的會有所效率提 無效 SCR (選擇性催化還原裝置)由于氧化作用，捕捉效率提高 由于氧化作用，捕捉效率降低 在某些情況下捕捉效率可能被提高 飛灰 飛灰通過物理吸附和化學吸附，吸附一部分氣態(tài)汞。 試驗表明：將飛灰再注入后通過袋式除塵，在135160 附近，汞的脫除率在1380%范圍內(nèi)變化。 飛灰吸附主要受到溫度、飛灰粒徑、碳含量（LOI)、煙氣氣體成分以及飛灰無機成分對汞的催化作用等因素的影響?；钚蕴?第一種方法是在顆粒脫除裝置（PCD）前噴入粉末狀活性炭。把