VOC(挥发性有机污染物,volatile organic component)和Hg0等来自燃煤烟气的污染物严重恶化了人类生存环境、危害了人类健康,必须加以解决。基于活性炭纤维(ACF, activated carbon fiber)的燃煤烟气净化技术具有能同时脱除多种污染物、脱除效率高这两大无可比拟的优势,且还有资源化利用烟气中酸性废气组分的潜在可能。本文主要采用酸、碱、热、电化学等多种方法对ACF进行改性,考察了改性样品在单一或多组分气氛下脱除SO2、NO、VOC、Hg0这四种污染物的效果,探讨了ACF表面官能团等多种因素对污染物脱除的作用机理,并基于所开展的小型机理实验,提出了燃煤烟气多种污染物联合脱除及产物资源化利用的方法,建立了实验室规模的一体化脱除系统。论文分析讨论了多种改性方法对ACF表面物化特性的影响,用比表面积分析法和XPS (X-ray photoelectron spectroscopy)分析法分别测试材料的物理和化学特性。发现氧化性试剂KMnO4和H202会提升炭材料表面的酸性官能团含量,且强氧化试剂改性不具备造孔作用,会严重破坏炭材料的表面物理特性。而KOH、NaOH、氨水改性和高温煅烧改性,除了能消除ACF吸附剂表面的酸性官能团外,还有很强的造孔功能,即便比表面积下降,其平均孔径不仅不会上升,反而会下降。SO2、NO和Hg0在ACF吸附剂表面的吸附脱除主要依赖化学吸附,而低温条件下,即便烟气中含有氧气,VOC的脱除主要属物理吸附。化学吸附性能主要取决于表面官能团的种类及分布,无论是酸性还是碱性官能团,在吸附过程中都发挥了重要作用。含氧官能团中的羧基和内酯基为典型的酸性官能团,作为活性位难以直接与S02和NO发生作用,但却可以将02、N02等强氧化性组分分解使其释放出氧化性极强的O*自由基团,从而促进对SO2和NO的催化转化。酚基、羰基在本文中尚没有找到合适的方法去说明其角色和作用,有的研究人员认为它们属于酸性官能团,也有的把他们归到碱性官能团。而醚基和醌基,实验结果表明它们属于碱性官能团,能构成有利于S02和NO分子吸附的活性位。含氮官能团,主要指吡啶类和吡咯类官能团,作为活性位可以直接吸附S02和NO分子。对于Hg0,情形与S02和NO稍有不同,差别在于Hg0原子可以被ACF表面的缺陷位或活性位捕获而形成弱的C-Hg共价键,这些活性位包括含氧官能团。除了表面官能团,各烟气组分还会相互影响。实验过程中,在表面官能团的作用之下,只要各组分之间不存在直接或间接的化学作用,均会表现出不同程度的相互抑制作用。结果表明,NO对S02有不明显的抑制,而S02对NO的抑制则较明显；HCl对S02有明显的抑制作用,但对Hg0则因为存在直接或间接的化学作用而表现出强烈的促进作用；O2和NO2组分由于在含氧官能团的作用之下,能够分解释放出O*自由基团,对SO2、NO、VOC、Hg0这几种污染物均具有积极的促进作用,不过低温条件下,对VOC的氧化作用较弱,并且,对于S02和Hg0, NO2均表现出较O2更强的氧化性。此外,放大规模台架上的实际燃煤烟气多种污染物联合脱除的试验表明,ACF具有高效联合脱除燃煤烟气中的多种污染物的能力,其中对S02的脱除能力在系统运行的有效时间段内平均可达95%以上,对NO的脱除能力平均可达80%以上,汞的脱除效率平均在95%以上,VOC的脱除效率则达到了54.17%,所得结果要好于预期。