CN104815554A - 一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，所述的方法是采用紫外光联合催化剂激发臭氧/过氧化物产生强氧化性的羟基和硫酸根自由基在撞击床中氧化脱除烟气中的Hg⁰。来自锅炉的部分烟气与部分臭氧/过氧化物/催化剂混合后由撞击器喷入撞击床，另一部分烟气与另一部分臭氧/过氧化物/催化剂混合后由同轴对向布置的撞击器喷入撞击床，两股气流在撞击床内发生撞击混合。紫外光辐射协同催化剂分解臭氧/过氧化物产生强氧化性的羟基和硫酸根自由基氧化Hg⁰生成可资源化利用的二价汞。该系统能够高效脱除燃煤烟气中的Hg⁰，且脱除产物可回收利用，无二次污染，具有广阔的市发展前景。

Description

一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法

技术领域

本发明涉及大气污染控制领域，具体涉及一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法。

背景技术

汞是一种剧毒性和在生物体内易于沉积的重金属痕量元素，对人体健康和生态环境具有极大的危害。联合国环境规划署在发表的一份调查报告中指出，燃煤锅炉是汞排放的最大的人为污染源。

我国是世界第一大煤炭消费国，能源结构中煤炭的比例高达75％，并且这种格局在今后相当长的一段时间内仍不会有大的改变。随着燃煤污染物大气环保标准的日益严格，预计在不久的将来，燃煤烟气汞污染控制标准的出台将是必然趋势。因此，研究和开发有效的燃煤烟气汞污染控制方法是我国环保科技人员面临的重要任务之一。

近年来，国内外学者在研究脱汞新理论和新技术领域做了大量卓有成效的工作。目前，在众多脱汞方法中，吸附剂吸附和湿法洗涤被认为是燃煤烟气脱汞领域的两个最有发展潜力的主流脱汞技术。湿法洗涤脱汞技术中研究最多的是应用现有的湿法烟气脱硫系统联合洗涤脱汞。该技术可以实现较高的Hg²⁺(g)脱除率，但是对难溶的Hg⁰(g)没有明显的脱除效果，部分氧化态汞还可能被还原为单质汞。不少学者尝试用一些氧化技术在脱硫塔前将烟气中的Hg⁰(g)先氧化为Hg²⁺(g)，然后再用湿法烟气脱硫系统洗涤脱除Hg²⁺(g)。目前研究较多的选择性催化还原(SCR)催化氧化脱汞可实现部分Hg⁰(g)转化为Hg²⁺(g)，但脱汞效果受到燃煤组分、催化剂类型、燃烧方式以及燃烧器结构的明显影响，相关催化氧化机理仍不十分清楚。其它氧化技术，例如等离子体氧化﹑光催化氧化和臭氧氧化等尚处于实验室探索阶段。利用高锰酸钾﹑过硫酸钾和亚氯酸钠等传统氧化剂在吸收塔中氧化吸收Hg⁰(g)也取得了良好效果，但也存在吸收剂昂贵或产物成分复杂难处理等不足，相关技术还有待于进一步完善。吸附法主要是通过活性炭或者其它吸附剂吸附烟气中的Hg²⁺(g)和Hg⁰(g)，先将其转化为颗粒汞，然后利用现有的除尘设备将其捕获而达到脱汞目的。目前研究较多且技术最成熟的活性炭吸附法具有较高的脱汞效率，但应用成本极高，企业难以承受。其它吸附剂，例如贵金属﹑金属氧化物﹑飞灰﹑活性焦﹑钙基材料﹑分子筛以及天然矿物材料等虽然具有潜在的发展前景，但由于在应用成本，脱汞效率，吸附剂稳定性以及吸附机理研究等方面的欠缺与不足，目前还无法获得大规模工业应用。

综上所述，目前还没有一种适合于大规模商业化的燃煤烟气脱汞技术。

发明内容

本发明公开的一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，所述的方法是采用紫外光联合催化剂激发臭氧/过氧化物产生强氧化性的羟基和硫酸根自由基在撞 击床中氧化脱除烟气中的Hg⁰。

本发明的汞脱除方法的基于的原理及反应过程如下：

1、由图1所示，采用电子自旋共振(ESR)光普仪可测定到反应系统中产生了硫酸根和羟基自由基。因此，该系统首先是释放了具有强氧化性的硫酸根和羟基自由基，具体过程可用如下的化学反应(1)-(6)表示：

H₂O₂+UV→2·OH    (1)

$S_2{O}_8^{2-}+\mathrm{UV}\→{2\mathrm{SO}}_4^{-}.---\left(2\right)$

O₃+UV→·O+O₂    (3) 

$H_2{O}_2\→{\mathrm{HO}}_2^{-}+H^{+}---\left(4\right)$

$O_3+{\mathrm{HO}}_2^{-}\→\·\mathrm{OH}+O_2^{-}+O_2---\left(5\right)$

·O+H₂O₂→·OH+HO₂·    (6) 

2、产生的强氧化性的硫酸根和羟基自由基可将烟气中的Hg⁰氧化生成二价汞。具体过程可用如下反应(7)和(8)表示：

a·OH+bHg⁰→cHgO+other products    (7)

${\mathrm{aSO}}_4^{-}\·+{\mathrm{bHg}}^0\→\mathrm{cHgO}+\mathrm{other\; products}---\left(8\right)$

3、氧化产生的二价汞在尾部的产物后处理系统中被分离回收。例如，二价汞可先通过添加二价硫离子反应产生硫化汞沉淀物分离回收。该系统能够实现燃煤烟气汞的高效脱除，且反应产物可资源化利用，无二次污染，具有广阔的市场发展前景。

为实现以上目的，本发明采用的实施方案如下：

一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，来自排放源的烟气经过除尘器除尘后，进入降温器降温，经过降温的烟气通过降温器的两个出口分别进入在撞击床中同轴对向布置的撞击器，所述臭氧由臭氧发生器进入撞击器，所述过氧化物溶液由储液罐经循环泵进入撞击器。臭氧和过氧化物浓度太低无法释放充足的自由基氧化脱除污染物，但一次投放太高浓度的臭氧、过氧化物会导致额外的自分解和副反应，自分解会导致臭氧、过氧化物氧化剂消耗严重，增加运行成本，副反应会导致反应产物中产生各种有害成分，影响最终产物的回收利用。经过发明人的实验和检测分析后发现，臭氧的最佳入口 浓度为20ppm-500ppm，过氧化物的最佳投入浓度为0.2mol/L-2.5mol/L。

过氧化物溶液的pH太高会导致过氧化物加速自分解而消耗，增加应用成本，但pH过低时会抑制化学吸收平衡，导致污染物脱除效率保持在低水平，无法满足环保指标。发明人研究发现，溶液的最佳pH位于1.0-7.5之间。溶液温度过高会导致臭氧和过氧化物发生提前自分解而浪费，但如果温度过低则会降低化学反应速率，从而降低污染物脱除效率。20-65℃是发明人根据正交实验和综合分析后获得的最佳溶液温度，溶液温度超过65℃后臭氧和过氧化物的分解速率大幅度增加，但溶液温度低于20℃时化学反应速率下降，污染物的脱除效率大幅度下降。因此，最佳的溶液温度为20-65℃。

液气比过低，污染物的脱除效率太低，无法满足环保要求，但液气比设置的太高，循环泵的功率过大会导致系统的能耗大大增加。发明人经过系统的实验和理论研究发现，有效液气比为0.2-3.5L/m³。所述烟气、臭氧、过氧化物在撞击器内混合形成气液混合物，两股气液混合物在撞击床内发生撞击混合。紫外光联合催化剂激发臭氧/过氧化物产生强氧化性的羟基和硫酸根自由基在撞击床中氧化脱除烟气中的Hg⁰。

发明人采用电子自旋共振技术检测后发现，紫外光有效辐射强度设置的太低将无法生成足够浓度的自由基氧化脱除污染物，但紫外光辐射强度太高将会导致系统的能耗大幅度提高，降低系统的经济性。因此，撞击床内的紫外光的有效辐射强度为20μW/cm²-500μW/cm²。紫外线有效波长如果选择太短，则紫外光在反应器内的传播距离太短，单位功率下的污染物处理量大大降低，无法满足基本的处理要求，但紫外光波长如果选择的太长，紫外光子的能量将明显降低，低能量的紫外光子无法破坏过氧化物的分子键，从而无法产生足够浓度的自由基氧化脱除污染物。经过综合的检测分析后发现，紫外线有效波长为160nm-365nm。

所述烟气进入撞击器内的气体加速管的烟气入口，所述臭氧进入撞击器内的气体加速管的臭氧入口，所述烟气与臭氧在气体加速管中混合；所述过氧化物和催化剂进入撞击器的溶液导管，烟气与臭氧混合后进入溶液导管与过氧化物混合，混合后进入雾化喷嘴。溶液从雾化喷嘴喷出的雾化液滴粒径如果太大，则气液接触面积大大下降，导致脱除效率下降。因此，溶液从雾化喷嘴喷出的雾化液滴粒径不大于10微米。另外，烟气从气体加速管出口流出的烟气流速如果太低则无法实现充分的撞击强度，但太高则流动阻力增加，对循环泵的功耗大大增加，对管道的要求也大幅度提高，从而增加了应用和设计成本。研究表明，烟气从气体加速管出口流出的最佳烟气流速位于5m/s-25m/s之间。

优选的技术参数，溶液导管的长度为60cm，烟气加速管长度50cm；两个相对布置的撞击器顶端之间的距离B是25cm；烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.5L/m³，双氧水浓度为1.5mol/L，二氧化锰浓度为10g/L，液pH为3.0之间，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长 为254nm。

优选的技术参数，溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm；两个相对布置的撞击器顶端之间的距离B是25cm；烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.5L/m³，过硫酸铵浓度为1.5mol/L，二氧化锰浓度为10g/L，液pH为3.2之间，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。

优选的技术参数，溶液导管的长度为60cm，烟气加速管长度50cm；两个相对布置的撞击器顶端之间的距离B是25cm；烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.0L/m³，双氧水浓度为0.5mol/L，氧化铁浓度为10g/L，液pH为3.2之间，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。

所述的过氧化物包括双氧水和过硫酸铵中的一种或两种的混合。

所述的催化剂包括零价铁﹑氧化铁﹑二氧化锰﹑氧化铜中的一种或多种的混合，催化剂的粉末粒径不大于10微米，催化剂的投加量为每升溶液10g-50g。

本方法基于的设备设有锅炉﹑除尘器﹑降温器﹑撞击器﹑臭氧发生器﹑撞击床﹑紫外灯及石英套管﹑除雾器﹑循环泵﹑储液罐﹑烟囱和产物后处理系统等。

过氧化物和催化剂粉末从储液罐的入口c进入储液罐，然后由循环泵抽吸送入撞击器的溶液导管。来自锅炉的烟气经除尘器除尘和降温器降温后进入撞击器的烟气加速管。来自臭氧发生器的臭氧气体也进入撞击器的烟气加速管。臭氧气流与烟气在撞击器的烟气加速管内预先混合。过氧化物和催化剂粉末经溶液导管顶部的雾化喷嘴雾化后产生含有催化剂颗粒的雾化液滴。臭氧与烟气混合后经烟气加速管加速后携带雾化液滴与对面同样的气流相互撞击。紫外光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物产生强氧化性的硫酸根和羟基自由基在撞击床中氧化脱除烟气中Hg⁰并生成可资源化利用的二价汞。产生的含二价汞溶液由出口a送入后产物处理系统，而洁净的烟气由撞击床出口d进入烟囱并排入大气。

撞击床内的撞击器和紫外灯管采用多级交叉布置。撞击器和紫外灯管相间布置，且相邻的撞击器和紫外灯管采用同向平行布置。紫外灯管相邻两层之间的垂直间距A位于5cm-50cm之间，以达到最佳的光辐射效果。两个相对布置的撞击器顶端(两个雾化喷嘴之间的距离)之间的距离B位于20cm-350cm之间，以达到最佳的撞击和雾化覆盖效果。撞击器布置在相邻两层紫外灯管之间的中心点处。相邻两级撞击器采用90度错开的交叉布置，且相邻两级的紫外灯管同样采用90度错开的交叉布置，以达到最佳的撞击和雾化覆盖效果。

撞击器由溶液导管和气体加速管构成。溶液导管一端带有过氧化物溶液和催化剂入口，另一端设有雾化喷嘴。气体加速管带有臭氧入口和烟气入口，且臭氧入口和烟气入口采用同轴相对布置。溶液导管的最佳长度C位于60cm-120cm之间，烟气加速管的最佳长度D位于50cm-100cm之间。溶液导管的直径与溶液流量有关，但要保证溶液从喷嘴喷出 的雾化液滴粒径不大于10微米。烟气加速管的直径与烟气流量有关，但要保证烟气从导管出口流出的烟气流速位于5m/s-25m/s之间。

需要特别注意的是：以上选择的各种优化参数，均是发明人通过大量的综合实验﹑理论计算和检测分析后才获得的。由于每个操作参数通常还会受到其它一个或多个参数的综合影响或干扰，因此无法通过简单的现场单因素实验或文献对比获得。另外本发明提供的优化参数是在小型设备和放大后的设备上综合对比后确定的，综合考虑了设备放大过程可能产生的“放大效应”，故现场技术人员不能通过对现有设备简单分析后推测获得安全可靠的优化参数。

本发明的优点及显著效果：

根据国际著名化工专家Danckwerts^[1]和张成芳教授的研究发现^[2]，对于快速化学反应体系，整个污染物脱除的控制步骤主要集中在传质环节，即如果想大幅度提高污染物的脱除效率必须优先强化系统的传质速率。由于传统的鼓泡塔和喷淋塔的传质速率较低，无法满足自由基引发的高速化学反应体系。另外，我国学者伍沅教授的研究表明^[2]，相同条件下，撞击床的传质速率要比鼓泡床和喷淋床高一个数量级以上，具有极高的传质速率，非常适合于自由基引发的快速化学反应体系。本系统实现了100％的污染物脱除效率即可证明撞击床是一种优越的气液反应器，适合于自由基诱导的快速反应体系。因此，发明人首次提出将撞击床与自由基快速反应体系相结合用于脱除烟气中的硫化氢，有明显的创新性和实用价值。发明人的前期研究表明，紫外光辐射协同催化剂分解臭氧/过氧化物产生的羟基和硫酸根自由基具有极强的氧化性，可将燃煤烟气中的Hg⁰氧化为可资源化利用的二价汞，最高脱除效率可达100％，且脱除产物可回收利用，无二次污染，具有广阔的市发展前景。(参考文献：[1]Danckwerts,P.V.Gas-Liquid Reactions.New York:McGraw-Hill,1970.[2]张成芳.气液反应和反应器[M].北京:化学工业出版社,1985.[3]伍沅.撞击流-原理·性质·应用[M].北京:化学工业出版社,2005.)

附图说明

图1一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞的ESR光普图。

图2是本发明系统的工艺流程和结构图。

图3是本发明系统的产物后处理装置及流程图。

图4是本发明撞击床内撞击器和紫外灯管相邻两组布置的结构示意图。

图5是撞击器的结构示意图。

图6是撞击器的关键尺寸标注示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图2所示，一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法基于的装置设有锅炉1﹑除尘器2﹑降温器3﹑撞击器11﹑臭氧发生器4﹑撞击床5﹑紫外灯13及石英套管14﹑除雾器9﹑循环泵一7﹑循环泵二8、储液罐6﹑烟囱10和产物后处理系统15。撞击床5自上而下依次设有烟气出口d、除雾器9、紫外灯13及石英套管及过氧化物出口b以及产物出口a；所述锅炉1通过烟道与除尘器2入口连接，除尘器2的出口连接降温器3的入口，降温器3设有两个出口，所述降温器3的两个出口分别与同轴对向布置的撞击器11的烟气加速管11-2连接；所述臭氧发生器4分别连接同轴对向布置的撞击器烟气加速管11-2，所述撞击器11由溶液导管11-1和气体加速管11-2构成；所述溶液导管11-1一端带有过氧化物和催化剂颗粒的入口m，另一端设有雾化喷嘴12；过氧化物的储液罐6的入口与撞击床5底部的过氧化物的出口b连接，储液罐的出口与同轴对向布置的撞击器11的溶液导管11-1连接。

过氧化物和催化剂粉末从储液罐6的入口c进入储液罐6，然后由循环泵一7抽吸送入撞击器11的溶液导管11-1。来自锅炉1的烟气经除尘器2除尘和降温器3降温后进入撞击器11的烟气加速管11-2。

如图5和图6所示，撞击器11由溶液导管11-1、烟气加速管11-2以及雾化喷嘴12组成，溶液导管11-1一端带有过氧化物和催化剂颗粒的入口m，另一端设有雾化喷嘴12。烟气加速管11-2带有臭氧入口n和烟气入口p，且臭氧入口n和烟气入口p采用同轴相对布置。来自臭氧发生器4的臭氧气体进入撞击器11的烟气加速管11-2，臭氧气流与烟气在撞击器11的烟气加速管11-2内预先混合。过氧化物和催化剂粉末经溶液导管11-1顶部的雾化喷嘴12雾化后产生含有催化剂颗粒的雾化液滴。

臭氧与烟气混合后经烟气加速管加速后携带雾化液滴与对面同样的气流相互撞击。紫外光辐射臭氧/双氧水产生强氧化性的羟基自由基在撞击床中氧化脱除烟气中Hg⁰生成可资源化利用的二价汞。产生的含二价汞溶液由出口a送入后产物处理系统15，而洁净的烟气由撞击床5出口d进入烟囱10并排入大气。

溶液导管的最佳长度C位于60cm-150cm之间，烟气加速管D的长度50cm-130cm之间。溶液导管的直径与溶液流量有关，但要保证溶液从喷嘴喷出的雾化液滴粒径不大于15微米。烟气加速管的直径与烟气流量有关，但要保证烟气从导管出口流出的烟气流速位于5m/s-30m/s之间。

如图3所示，产物后处理系统15与撞击床的出口a连接，产物后处理系统15设有汞分离塔16，在汞分离塔16中二价汞先通过添加二价硫离子反应产生硫化汞沉淀物分离回收。

如图4所示，撞击床5内的撞击器11和紫外灯管13采用多级交叉布置。紫外灯管13设有石英套管14，石英套管14对紫外灯管13起到保护作用。撞击器11和紫外灯管 13相间布置，且相邻的撞击器11和紫外灯管13采用同向平行布置。紫外灯管13相邻两层之间的垂直间距A位于5cm-60cm之间。两个相对布置的撞击器11顶端(两个雾化喷嘴12之间的距离)之间的距离B位于20cm-350cm之间。

撞击器11布置在相邻两层紫外灯管之间的中心点处。相邻两级撞击器11采用90度错开的交叉布置，且相邻两级的紫外灯管同样采用90度错开的交叉布置。

溶液导管的最佳长度位于60cm-120cm之间，烟气加速管的长度50cm-100cm之间(具体见图5和6)。溶液导管的直径与溶液流量有关，但要保证溶液从喷嘴喷出的雾化液滴粒径不大于10微米。烟气加速管的直径与烟气流量有关，但要保证烟气从导管出口流出的烟气流速位于5m/s-25m/s之间。

反应过程如下：来自锅炉1的烟气经过除尘器2除尘后，进入降温器3降温，经过降温的烟气通过降温器3的两个出口分别进入在撞击床5中同轴对向布置的撞击器11，所述臭氧由臭氧发生器4进入撞击器11，臭氧的入口浓度为20ppm-500ppm；所述过氧化物溶液由储液罐6经循环泵进入撞击器11，过氧化物的浓度为0.2mol/L-2.5mol/L之间，溶液的pH位于1.0-7.5之间，溶液温度为20-65℃，有效液气比为0.2-3.5L/m3；所述烟气、臭氧、过氧化物在撞击器内混合形成气液混合物，两股气液混合物在撞击床5内发生撞击混合；撞击床5内的紫外灯发射出紫外光，紫外光有效辐射强度为20-500，紫外线有效波长为160nm-365nm；紫外光联合催化剂激发臭氧/过氧化物产生强氧化性的羟基和硫酸根自由基在撞击床中氧化脱除烟气中的Hg⁰。

所述的过氧化物包括双氧水和过硫酸铵中的一种或两种的混合。所述的催化剂包括零价铁﹑氧化铁﹑二氧化锰﹑氧化铜中的一种或多种的混合，且催化剂的粉末粒径不大于10微米，催化剂的最佳投加浓度为每升溶液10g-50g(10-50g/L)。

实施例1.溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm。两个相对布置的撞击器顶端(两个雾化喷嘴之间的距离)之间的距离B是25cm。烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.0L/m³，双氧水浓度为0.5mol/L，氧化铁浓度为10g/L，液pH为3.2，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。小试结果为：烟气中Hg⁰的脱除效率达到69.1％。

实施例2.溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm。两个相对布置的撞击器顶端(两个雾化喷嘴之间的距离)之间的距离B是25cm。烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.0L/m³，过硫酸铵浓度为0.5mol/L，氧化铁浓度为10g/L，液pH为3.4，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。小试结果为：烟气中Hg⁰的脱除效率达到62.7％。

实施例3.溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm。两个相对布置的撞击器顶端(两个雾化喷嘴之间的距离)之间的距离B是25cm。烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.0L/m³，双氧水浓度为1.0mol/L，氧化铁浓度为10g/L，液pH为3.2，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²， 紫外线有效波长为254nm。小试结果为：烟气中Hg⁰的脱除效率达到85.4％。

实施例4.溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm。两个相对布置的撞击器顶端(两个雾化喷嘴之间的距离)之间的距离B是25cm。烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.0L/m³，过硫酸铵浓度为1.0mol/L，氧化铁浓度为10g/L，液pH为3.4，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。小试结果为：烟气中Hg⁰的脱除效率达到81.9％。

实施例5.溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm。两个相对布置的撞击器顶端(两个雾化喷嘴之间的距离)之间的距离B是25cm。烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.5L/m³，双氧水浓度为1.0mol/L，氧化铁浓度为10g/L，液pH为3.2，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。小试结果为：烟气中Hg⁰的脱除效率达到95.1％。

实施例6.溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm。两个相对布置的撞击器顶端(两个雾化喷嘴之间的距离)之间的距离B是25cm。烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.5L/m³，过硫酸铵浓度为1.0mol/L，氧化铁浓度为10g/L，液pH为3.4，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。小试结果为：烟气中Hg⁰的脱除效率达到91.8％。

实施例7.溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm。两个相对布置的撞击器顶端(两个雾化喷嘴之间的距离)之间的距离B是25cm。烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.5L/m³，双氧水浓度为1.5mol/L，二氧化锰浓度为10g/L，液pH为3.0，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。小试结果为：烟气中Hg⁰的脱除效率达到100％。

实施例8.溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm。两个相对布置的撞击器顶端(两个雾化喷嘴之间的距离)之间的距离B是25cm。烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.5L/m³，过硫酸铵浓度为1.5mol/L，二氧化锰浓度为10g/L，液pH为3.2，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。小试结果为：烟气中Hg⁰的脱除效率达到100％。

经过以上实施例的综合对比可知，实施例7和8具有最佳的脱除效果，两种运行模式下Hg⁰的脱除效率均达到100％，可作为最佳实施例参照使用。

Claims (8)

1.一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，其特征在于：来自排放源的烟气经过除尘器除尘后，进入降温器降温，经过降温的烟气通过降温器的两个出口分别进入在撞击床中同轴对向布置的撞击器，所述臭氧由臭氧发生器进入撞击器，臭氧的入口浓度为20ppm-500ppm；所述过氧化物溶液由储液罐经循环泵进入撞击器，过氧化物的浓度为0.2mol/L-2.5mol/L之间，溶液的pH位于1.0-7.5之间，溶液温度为20-65℃，有效液气比为0.2-3.5L/m³；所述烟气、臭氧、过氧化物在撞击器内混合形成气液混合物，两股气液混合物在撞击床内发生撞击混合；撞击床内的紫外灯发射出紫外光，紫外光有效辐射强度为20μW/cm²-500μW/cm²，紫外线有效波长为160nm-365nm；紫外光联合催化剂激发臭氧/过氧化物产生强氧化性的羟基和硫酸根自由基在撞击床中氧化脱除烟气中的Hg⁰。

2.根据权利要求1所述的一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，其特征在于：所述烟气进入撞击器内的气体加速管的烟气入口，所述臭氧进入撞击器内的气体加速管的臭氧入口，所述烟气与臭氧在气体加速管中混合；所述过氧化物和催化剂进入撞击器的溶液导管，烟气与臭氧混合后进入溶液导管与过氧化物混合，混合后进入雾化喷嘴。

3.根据权利要求1所述的一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，其特征在于：溶液从雾化喷嘴喷出的雾化液滴粒径不大于10微米，烟气从气体加速管出口流出的烟气流速位于5m/s-25m/s之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，其特征在于：溶液导管的长度为60cm，烟气加速管长度50cm；两个相对布置的撞击器顶端之间的距离B是25cm；烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.5L/m³，双氧水浓度为1.5mol/L，二氧化锰浓度为10g/L，液pH为3.0，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。

5.根据权利要求1或2所述的一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，其特征在于：溶液导管的长度位于60cm，烟气加速管长度50cm；两个相对布置的撞击器顶端之间的距离B是25cm；烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.5L/m³，过硫酸铵浓度为1.5mol/L，二氧化锰浓度为10g/L，液pH为3.2，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。

6.根据权利要求1或2所述的一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，其特征在于：溶液导管的长度为60cm，烟气加速管长度50cm；两个相对布置的撞击器顶端之间的距离B是25cm；烟气中的Hg⁰浓度分别为50μg/m³，撞击床的烟气入口温度为60℃，液气比为1.0L/m³，双氧水浓度为0.5mol/L，氧化铁浓度为10g/L，液pH为3.2，溶液温度为60℃，紫外光有效辐射强度为30μW/cm²，紫外线有效波长为254nm。

7.根根据权利要求4所述的一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，其特征在于：所述的过氧化物包括双氧水和过硫酸铵中的一种或两种的混合。

8.根据权利要求4所述的一种光辐射协同催化剂激发臭氧/过氧化物的烟气脱汞方法，其特征在于：所述的催化剂包括零价铁﹑氧化铁﹑二氧化锰﹑氧化铜中的一种或多种的混合，催化剂的粉末粒径不大于10微米，催化剂的投加量为每升溶液10g-50g。