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煤炭燃烧会产生大量含有气态汞和汞化合物的燃煤烟气,烟气中的氧化态汞因易溶于水而留在脱硫循环浆液中,进而富集在脱硫石膏,使得脱硫石膏成为巨大的汞汇。由于受煤的特性、燃烧工况等因素的影响,脱硫石膏中的汞含量和结合形态不相一致,而汞的形态分布会影响其毒性和迁移转化能力。脱硫石膏在土地修复、填埋过程中会受到地表地下水或酸雨的侵蚀,容易产生汞的二次释放问题,严重危害人和环境的健康。 因此,本论文模拟脱硫浆液体系中的石膏生成反应,考察液相汞浓度等操作条件和浆液中其它离子的影响,寻求汞进入石膏的量和形态的变化趋势。并且模拟实际外部环境,探究含汞脱硫石膏中汞的浸出特性,考察不同pH值、搅拌时间、浸出时间等因素,寻求汞的浸出量的变化趋势,为后续汞二次释放的抑制和脱硫石膏资源化利用提供保障。 汞结合试验的研究结果表明,当液相汞浓度从0.16 mg·L-1增加到2.67 mg·L-1时,进入石膏的汞含量相应从0.38 mg·kg-1增加到4.17 mg·kg-1,但其量占液相总汞的比例却呈先下降后不变的趋势。当石膏浆液浓度从1%增加到20%时,由液相进入石膏中的汞比例不断上升,但石膏汞含量却不断下降。另外,离子浓度会改变浆液中游离汞的含量,从而影响石膏中汞的富集量:Cl-和NO3-对汞进入石膏有抑制作用,而SO42-的存在会起到促进作用;铁、铝阳离子的存在会促进汞进入石膏,钙、镁阳离子对汞的富集基本无影响。 汞浸出试验选取标准合成石膏和实际脱硫石膏为研究对象,结果表明,随着石膏浆液浓度从1%上升到20%,汞浸出量也不断增加,而汞浸出比例先下降后不变。浸出和搅拌时间的增加都对汞浸出量有促进作用。酸根离子中,Cl-促进效果最大,SO42-和NO3-效果较小。NH3会抑制汞的浸出,而NH4+有促进作用。两种石膏对上述因素的变化趋势一致,实际脱硫石膏的汞浸出量和变化幅度相对较大。当p H值从3增加到11时,标准合成石膏的汞浸出比例缓慢增加,而实际脱硫石膏的汞浸出比例先下降后上升,体现出一定差异。 同时,结合XRD和SEM等微观表征手段,观察到合成石膏和实际石膏在结构形貌上的差异;推测汞与石膏结合的两种方式:石膏的内部包裹作用和石膏的表面吸附作用;并对搅拌、静置及离子影响做相应分析。