基于当前燃煤电厂汞污染控制技术的应用背景,本文对燃煤飞灰和铁基催化剂脱汞的机理,以及模拟计算MnO2模型表面吸附汞及其氯化物的机理进行了实验研究。在飞灰对零价汞的脱除实验中利用外加磁场的特定环境,在铁基催化剂的脱汞实验中对铁基催化剂采用了不同的Cu掺杂量,在模拟计算MnO2模型表面吸附汞及其氯化物的实验中对体系进行Fe掺杂。外加磁场下燃煤飞灰脱除零价汞的实验结果表明:燃煤飞灰自身吸附零价汞的能力比较差;外加磁场能提高飞灰的脱汞性能,特别是相斥磁极产生的磁场环境对飞灰的脱汞性能提升效果更好;汞原子在外加磁场环境下发生了塞曼效应,原子内部出现能级分裂,能带结构变得更宽且带隙变得更窄,原子被激发处于活跃状况;表征分析结果中燃煤飞灰属于介孔材料,且其表面可以观察到孔结构以及一些附着的小颗粒,飞灰成分含有的金属氧化物中Fe2O3磁性材料的含量比较高。Cu掺杂的铁基催化剂吸附零价汞的结果表明:随着Cu掺杂量的增加,催化剂对零价汞的脱除率也随之增加,Cu掺杂到铁基催化剂提高了它的催化活性;零价汞在铁基催化剂表面的氧化机理可以用Mars-van Krevelen机理来解释;实验结合XPS表征分析发现,随着Cu在铁基催化剂中掺杂量增加,催化剂表面的活跃晶格氧物种也随着增加的,从而引起催化剂对零价汞的吸附能力增强。模拟计算MnO2模型表面吸附汞及其汞的氯化物的结果显示:Fe掺杂到MnO2晶胞结构后,吸附体系的结合能增加。而且富氧表面体系要比富锰表面体系表现出更好的吸附Hg的性能。Hg与体系表面的原子(O和Mn)发生轨道杂化现象,Hg与其表面原子成键,体系表面这个吸附是化学吸附过程;Cl在吸附体系表面的Hg0吸附反应中充当着重要的角色。