汞是一种具有较大毒性的重金属污染物,也是一种全球性污染物,具有持久性和生物累积性,对生态环境和人体健康造成巨大威胁。目前,全球的汞污染主要原因是人类的生产活动导致汞排放量大大超过自然地质来源。在人为活动造成的汞污染中,燃煤电厂是目前最大的人为汞排放源。而燃煤电厂汞排放控制主要取决于燃煤烟气中的单质汞的脱除。活性炭喷射脱汞技术是目前燃煤电厂最有效的单质汞脱除技术。而活性炭喷射脱汞技术遭遇技术瓶颈是吸附汞后的活性炭等不能循环利用,吸附剂停留时间较短,使得吸附剂的利用率较低。因此,开发低成本、高效脱除、产物可回收循环利用的吸附剂是目前喷射脱汞技术的关键。磁性吸附剂因其良好的吸附性能、易分离回收、低毒、化学稳定性高等优点,被认为是最有前途的汞排放控制吸附剂之一。与其他吸附剂相比,磁性吸附剂具有更好的磁化特性,可以很容易地从粉煤灰中分离出来。因此,开发和设计低成本、高效脱除、绿色可持续、再生能力强等特点的磁性吸附剂是目前汞排放控制的研究重点。首先,本文成功地将四氧化三铁颗粒负载于金属有机骨架材料MOF-199表面,合成了磁性多孔复合材料Fe3O4/MOF-199并用于模拟烟气脱汞。为了进一步提升磁性复合材料的脱汞性能,又将磁性四氧化三铁进行硫醇功能化后负载于金属有机骨架材料MOF-199上,合成了脱汞能力更强的磁性复合材料HS-Fe3O4/MOF-199。模拟烟气脱汞实验表明,疏基功能化的磁性复合材料吸附量远大于未改性的材料,吸附量可达66.5 μg/g。但是,由于循环实验脱附温度较高可能会导致MOF-199材料骨架结构部分破坏,导致吸附剂性能下降,因此需要进一步提高脱汞材料的热力学稳定性。为了提高材料的热稳定性,本文选用稳定性更强的锆基金属有机骨架材料UiO-66为其附加磁性合成了磁性金属有机骨架材料Fe3O4/UiO-66。由于其大量孔隙导致其色散力弱,不能有效捕获烟气中的汞,导致其吸附量较低。因此尝试通过在磁性金属有机骨架材料Fe3O4/UiO-66合成过程中引入活性炭材料不仅提高分散性,增强其色散力,又可进一步增强材料的热稳定性。为此在材料的合成过程中添加不同量的活性炭材料制备了一系列的磁性复合材料AC/Fe3O4/UiO-66-X（X=C:Zr）,并通过 XRD、SEM、HRTEM、EDS、FT-IR、TGA 和 VSM 等表征手段对复合材料进行了分析,证明成功地将磁性金属有机骨架材料负载在活性炭上,且材料具有较好的热稳定性和磁性。模拟烟气脱汞实验表明,活性炭的加入大大增强了磁性金属有机骨架材料的脱汞性能,材料对汞的吸附量顺序为:AC/Fe3O4/UiO-66-1.0＞AC＞AC/Fe3O4/UiO-66-2.0＞AC/Fe3O4/UiO-66-0.5＞Fe3O4/UiO-66,其中当活性炭的掺杂量为C:Zr=1:1时,磁性复合材料AC/Fe3O4/UiO-66-1.0对Hg0的吸附效果最好,吸附量可达到85.9 μg/g。对磁性复合材料AC/Fe3O4/UiO-66-1.0进行了循环再生实验,实验结果表明材料具有较好再生性能,在经过四次再生后仍保持较好的脱汞性能,较新鲜吸附剂相比四次循环使用后仅下降了 8.4%。尽管吸附性能有部分提高,然而磁性性能却有所下降,导致材料的磁性回收变得困难。为了进一步增强磁性活性炭的磁性以提高其在烟道中的回收性能,本文将磁性更强和性能更好的镍锌铁氧体Ni0.5Zn0.5Fe2O4作为磁性介质合成了Ni0.5Zn0.5Fe2O4-AC材料。该磁性活性炭材料,可以快速且大量合成,不用添加助溶剂,无须洗涤,前期处理时间和制备周期短,成本低,易于工业化,对Hg0具有较强的吸附能力,且具有较好的磁性,易于磁性分离。并通过不同原料比合成了四种磁性活性炭Ni0.5Zn0.5Fe2O4-AC-X（X=Fe:C）,探讨了四种磁性活性炭材料的脱汞性能。模拟烟气脱汞实验结果显示,吸附剂在模拟烟气中的汞吸附量顺序为:Ni0.5Zn0.5Fe2O4-AC-7＞Ni0.5Zn0.5Fe2O4-AC-8＞Ni0.5Zn0.5Fe2O4-AC-6＞Ni0.5Zn0.5Fe2O4-AC-5＞AC,其中 Ni0.5Zn0.5Fe2O4-AC-7 的最大吸附量可达到 172.3μg/g。从吸附剂的循环再生实验结果可以看出,磁性活性炭Ni0.5Zn0.5Fe2O4-AC-7经过五次循环再生后吸附剂的吸附量仍可保持新鲜吸附剂的86.5%。该材料既能满足磁性回收要求,又能提高脱汞效率。