燃煤电厂烟气中的SO₂和Hg⁰对环境的污染日益得到重视,其排放浓度得到严格的限制,从2015年1月1日起,其排放限值分别为100 mg/m3和30μg/m3。飞灰是燃煤电厂的固体废弃物,将飞灰进行改性后用于联合脱除SO₂和Hg⁰可以有效降低烟气净化成本,实现以废治废。本文基于燃煤电厂脱硫脱汞需求的实际应用背景下,对改性飞灰单独脱硫和单独脱汞的机理进行研究,并在此基础上,对其联合脱硫脱汞进行了实验研究。本课题的研究内容可以为燃煤电厂实际烟气硫和汞的净化,电厂燃煤飞灰的合理利用提供理论依据。本文利用小型固定床评价装置对改性飞灰脱除Hg⁰和SO₂的行为进行测试,并结合XRD、BET、FTIR和XPS等表征手段测试飞灰吸附剂脱除前后的物理和化学性质,揭示了改性飞灰脱硫脱汞机理。本文主要结论如下:未经改性的飞灰具有一定脱汞能力,其本身的孔隙结构和内部所含的金属氧化物会影响其脱汞能力。其中Fe2O3和MgO含量较高的MF2具有最佳的脱汞能力。在本论文所研究的范围内,飞灰脱汞最佳温度为120℃,而飞灰中未燃碳含量对其脱汞能力影响并不明显。利用金属卤化物对飞灰MF2浸渍改性所制备的改性飞灰吸附剂的脱汞能力较MF2本身得到极大提高。改性过程中金属卤化物种类和溶液浓度会影响其脱汞性能,其中Br对Hg⁰的氧化能力优于Cl,而Fe相较于Cu和H更利于Hg⁰的脱除,浸渍溶液最佳浓度为5%。其中飞灰吸附剂MF2-5FeBr3具有最优的脱汞性能,其汞容达到13.18μg/g。浸渍改性飞灰吸附剂脱汞过程中物理吸附和化学吸附同时存在,以化学吸附为主。对飞灰MF2进行水合,同时加入CaSO₄和CaO,制备了单独脱硫飞灰吸附剂。用正交实验考察了各水合因素对其脱硫性能的影响。实验结果表明,水合时间对吸附剂脱硫性能影响最为显著,其本质在于增加水合时间可以有效改善吸附剂孔隙结构。通过正交试验确定了水合法改性飞灰吸附剂最佳制备参数为水合时间32 h,飞灰、CaSO₄和CaO加入量分别为6 g、10 g和6 g,此条件所制备的飞灰吸附剂SH-MF2脱硫能力最强,其硫容为1430.1μg/g。FTIR结果显示飞灰吸附剂脱硫过程还存在化学吸附,吸附剂表面的官能团-OH、C-O-C和C-H是SO₂的主要活性吸附位。在单独脱汞和单独脱硫的研究基础上制备了联合脱硫脱汞用飞灰吸附剂,同时研究了浸渍试剂种类和溶液浓度对吸附剂脱除SO₂和Hg⁰性能的影响。结果表明吸附剂LH-5FeBr3具有最佳的脱除能力,其汞容和硫容分别为7.47μg/g和860.5μg/g。相较于单独脱除的吸附剂,其汞容和硫容均有所降低,这主要是由于联合脱除时SO₂和Hg⁰发生了竞争吸附,SO₂占据了吸附剂表面的主要活性吸附位-COOH和-COOR。为进一步提高改性飞灰的物理吸附能力,以LH-5FeBr3为骨料制备了一种新型多孔吸附剂,其比表面积提高了1倍以上,物理吸附能力也得到了适当的改善,其汞容和硫容进一步增加,分别为8.53μg/g和1626.5μg/g。