本发明涉及一种用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置。其技术方案是：直流电源(14)的正极通过导线穿过正极导线通孔(11)与正电极(6)连接，直流电源(14)的负极通过另一导线穿过负极导线通孔(15)与负电极(4)连接，进气管(13)穿过进气管通孔(12)与布气盘(5)相通，布气盘(5)的盘面正对正电极(6)，正电极(6)和负电极(4)的高度为吸附池(2)高度的1/5~1/4。负电极(4)为镍电极，正电极(6)为炭电极。炭电极的制备方法是：先按炭黑︰改性活性炭︰聚四氟乙烯乳液的质量比为1︰(10~20)︰(0.7~1)配料，再将改性活性炭与炭黑研磨成粉末后与聚四氟乙烯乳液搅拌均匀，压制成型，干燥，压片，焊接导线，制得炭电极。本发明具有结构简单、使用方便和吸附效率高的特点。
1.一种用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置，其特征在于所述电化学增强吸附装置包括吸附池(2)、负电极(4)、正电极(6)和布气盘(5)；所述吸附池(2)为立方体，吸附池(2)的底部设有排液口(7)，吸附池(2)一侧的靠近顶部处设有进液口(1)，吸附池(2)另一侧的靠近顶部处设有排气口(8)，吸附池(2)的顶部固定装有盖板(10)；盖板(10)的形心两侧对称地设有正极导线通孔(11)和负极导线通孔(15)，靠近正极导线通孔(11)处设有进气管通孔(12)，正极导线通孔(11)的中心、进气管通孔(12)的中心、盖板(10)的形心和负极导线通孔(15)的中心依次连为一条直线，所述直线与吸附池(2)的长边平行；
导线的一端与直流电源(14)的正极连接，导线的另一端穿过设在正极导线通孔(11)里的四氟软塞与正电极(6)连接；另一导线的一端与直流电源(14)的负极连接，另一导线的另一端穿过设在负极导线通孔(15)里的四氟软塞与负电极(4)连接；进气管(13)的一端与含有气态汞的烟气相通，进气管(13)的另一端穿过设在进气管通孔(12)里的四氟软塞与布气盘(5)相通，布气盘(5)的盘面正对正电极(6)，正电极(6)和负电极(4)位于同一条水平线上，所述水平线的高度为吸附池(2)高度的1/5～1/4；所述负电极(4)为镍电极，所述正电极(6)为炭电极；
所述炭电极的制备方法是：先按炭黑︰改性活性炭︰聚四氟乙烯乳液的质量比为1︰10～
20︰0.7～1配料，再按所述质量比将改性活性炭与炭黑研磨成粉末，然后将所述粉末与聚四氟乙烯乳液搅拌均匀，压制成型，干燥，打孔，称重，压片，焊接铜导线，制得炭电极；
所述改性活性炭为硝酸改性活性炭、溴改性活性炭和氨改性活性炭中的一种，其中：
硝酸改性活性炭的制备方法是：将粒径<0.2mm的市售活性炭放入质量浓度为5～30％的硝酸溶液中混合，在20～60℃条件下振荡20～28h，过滤，洗涤至中性，在90～110℃条件下干燥24h，即得硝酸改性活性炭；
溴改性活性炭的制备方法是：将粒径<0.2mm的市售活性炭与质量浓度为2～4％的溴水混合，在室温条件下振荡20～28h，过滤，洗涤至中性，在90～110℃干燥24h，即得溴改性活性炭；
氨改性活性炭的制备方法是：将粒径<0.2mm的市售活性炭在改性气体体积流率与市售活性炭的质量之比为5～10︰1L/min/kg和700～900℃条件下反应1～3h，冷却至室温，取出洗涤至中性，在90～110℃干燥24h，制得氨改性活性炭；所述的改性气体为NH3和N2混合气体，NH3体积分率为20～35％。
2.根据权利要求1所述的用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置，其特征在于所述吸附池(2)的材质为不锈钢。
3.根据权利要求1所述的用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置，其特征在于所述盖板(10)与吸附池(2)之间设有密封圈(9)。
4.根据权利要求1所述的用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置，其特征在于所述布气盘(5)的材质为不锈钢，布气盘(5)均匀地设有排气孔。
5.根据权利要求1所述的用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置，其特征是所述直流电源的电压5～20V。
用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置
技术领域
[0001] 本发明属于电化学增强吸附装置技术领域。具体涉及一种用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置。
背景技术
[0002] 气态汞污染主要来源于煤炭燃烧，涉及非金属矿物制造、黑色金属冶炼、化学原料制造和电力生产等行业。我国煤炭中汞含量偏高，平均值为0.22mg/kg（韩粉女，钟秦. 燃煤烟气脱汞技术的研究进展[J].化工进展,2011,30(4):878~885），联合国环境规划署发布的全球汞评估报告指出，全球因燃煤每年向大气中排放汞的量为650~3500t。
[0003] 目前烟气中气态单质汞的处理技术主要有两方面，一是将单质汞（Hg0）氧化为二价汞（Hg2+），结合湿法脱硫和除尘设备除去，但Hg0转化为Hg2+的难度大，成本高；二是通过吸附剂吸附脱除，这一方法在工业上使用较多，粉末活性炭及改性活性炭已用于生活和医疗废物焚烧烟气除汞技术。研究表明在烟气脱汞中，未处理的活性炭的吸附气态汞能力较差，而经过化学改性处理过的活性炭能够获得更好的吸附气态汞的能力（Chung ST, Kim K II, Yun YR. Adsorption of elemental mercury vapor by impregnated activated carbon from a commercial respirator cartridge[J]. Powder Technology, 2009, 192(1):47~53.）。但是，对低浓度汞的去除汞效率不高、较差的耐高温性、高昂的成本及可能会带来二次污染是目前大多改性活性炭普遍存在的问题。
发明内容
[0004] 本发明的目的是提供一种结构简单、使用方便和吸附效率高的一种用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述电化学增强吸附装置包括吸附池、负电极、正电极和布气盘。所述吸附池为立方体，吸附池的底部设有排液口，吸附池一侧的靠近顶部处设有进液口，吸附池另一侧的靠近顶部处设有排气口，吸附池的顶部固定装有盖板。盖板的形心两侧对称地设有正极导线通孔和负极导线通孔，靠近正极导线通孔处设有进气管通孔，正极导线通孔的中心、进气管通孔的中心、盖板的形心和负极导线通孔的中心依次连为一条直线，所述直线与吸附池的长边平行。
[0006] 导线的一端与直流电源的正极连接，导线的另一端穿过设在正极导线通孔里的四氟软塞与正电极连接；另一导线的一端与直流电源的负极连接，另一导线的另一端穿过设在负极导线通孔里的四氟软塞与负电极连接。进气管的一端与含有气态汞的烟气相通，进气管的另一端穿过设在进气管通孔里的四氟软塞与布气盘相通，布气盘的盘面正对正电极，正电极和负电极位于同一条水平线上，所述水平线的高度为吸附池高度的1/5~1/4。所述负电极为镍电极；所述正电极为炭电极。
[0007] 所述炭电极的制备方法是：先按炭黑︰改性活性炭︰聚四氟乙烯乳液的质量比为1︰10~20︰0.7~1配料，再按所述质量比将改性活性炭与炭黑研磨成粉末，然后将所述粉末与聚四氟乙烯乳液搅拌均匀，压制成型，干燥，打孔，称重，压片，焊接铜导线，制得炭电极。
[0008] 所述改性活性炭为硝酸改性活性炭、溴改性活性炭和氨改性活性炭中的一种，其中：
[0009] 硝酸改性活性炭的制备方法是：将粒径<0.2mm的市售活性炭放入质量浓度为5~30%的硝酸溶液中混合，在20~60℃条件下振荡20~28h，过滤，洗涤至中性，在90~110oC条件下干燥24h，即得硝酸改性活性炭。
[0010] 溴改性活性炭的制备方法是：将粒径<0.2mm的市售活性炭与质量浓度为2~4%的溴o水混合，在室温条件下振荡20~28h，过滤，洗涤至中性，在90~110 C干燥24h，即得溴改性活性炭。
[0011] 氨改性活性炭的制备方法是：将粒径<0.2mm的市售活性炭在改性气体体积流率与市售活性炭的质量之比为5~10︰1L/min/kg和700~900℃条件下反应1~3h，冷却至室温，取出o洗涤至中性，在90~110 C干燥24h，制得氨改性活性炭。所述的改性气体为NH3和N2混合气体，NH3体积分率为20~35%。
[0012] 所述吸附池的材质为不锈钢。
[0013] 所述盖板与吸附池之间设有密封圈。
[0014] 所述布气盘的材质为不锈钢，布气盘均匀地设有排气孔。
[0015] 所述直流直流电源的电压5~20V。
[0016] 由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比的优点在于：
[0017] 1、本装置将正电极、负电极和布气盘通过盖板上对应的正极导线通孔、负极导线通孔和进气管通孔放入电解液中，负电极中心与布气盘中心处于同一水平线上。盖板与吸附池壳体间用密封圈密封。含汞烟气经由进气管和布气盘通过电解液至正电极的表面，在电场作用下，正电极的表面活性位点与单质汞发生化学吸附作用，尾气经排气口排出。故该电化学增强吸附装置能实现电化学作用与吸附的有机结合，结构简单，使用方便。
[0018] 2、含汞烟气经由进气管和布气盘通过电解液至正电极的表面，布气盘能够均匀分散气流，使含汞烟气在给定的外加电场条件下，利用具有不同表面官能团的活性炭制成的炭电极与单质汞之间的氧化还原作用达到有效提高气态单质汞吸附效率的效果，能够稳定、高效地处理烟气中的气态单质汞。
[0019] 因此，本发明具有结构简单、使用方便和吸附效率高的特点。
附图说明
[0020] 图1是本发明的一种结构示意图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的描述，并非用以限定本发明的范围。任何领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均属于本发明保护的范围。
[0022] 实施例1
[0023] 一种用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置。如图1所示。所述电化学增强吸附装置包括吸附池2、负电极4、正电极6和布气盘5。所述吸附池2为立方体，吸附池2的底部设有排液口7，吸附池2一侧的靠近顶部处设有进液口1，吸附池2另一侧的靠近顶部处设有排气口8，吸附池2的顶部固定装有盖板10。盖板10 的形心两侧对称地设有正极导线通孔11和负极导线通孔15，靠近正极导线通孔11处设有进气管通孔12，正极导线通孔11的中心、进气管通孔12的中心、盖板10的形心和负极导线通孔15的中心依次连为一条直线，所述直线与吸附池2的长边平行。
[0024] 导线的一端与直流电源14的正极连接，导线的另一端穿过设在正极导线通孔11里的四氟软塞与正电极6连接；另一导线的一端与直流电源14的负极连接，另一导线的另一端穿过设在负极导线通孔15里的四氟软塞与负电极4连接。进气管13的一端与含有气态汞的烟气相通，进气管13的另一端穿过设在进气管通孔12里的四氟软塞与布气盘5相通，布气盘5的盘面正对正电极6，正电极6和负电极4位于同一条水平线上，所述水平线的高度为吸附池2高度的1/5~1/4。所述负电极4为镍电极；所述正电极6为炭电极。
[0025] 所述炭电极的制备方法是：先按炭黑︰改性活性炭︰聚四氟乙烯乳液的质量比为1︰10~15︰0.7~0.9配料，再按所述质量比将改性活性炭与炭黑研磨成粉末，然后将所述粉末与聚四氟乙烯乳液搅拌均匀，压制成型，干燥，打孔，称重，压片，焊接铜导线，制得炭电极。
[0026] 所述改性活性炭为硝酸改性活性炭，硝酸改性活性炭的制备方法是：将粒径<0.2mm的市售活性炭放入质量浓度为5~30%的硝酸溶液中混合，在20~60℃条件下振荡20~
28h，过滤，洗涤至中性，在90~110oC条件下干燥24h，即得硝酸改性活性炭。
[0027] 所述吸附池2的材质为不锈钢。
[0028] 所述盖板10与吸附池2间设有密封圈9。
[0029] 所述布气盘5的材质为不锈钢，布气盘5均匀地设有排气孔。
[0030] 所述直流直流电源的电压5~20V。
[0031] 实施例2
[0032] 一种用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置。除改性活性炭外，其余同实施例1。
[0033] 所述改性活性炭为溴改性活性炭，溴改性活性炭的制备方法是：将粒径<0.2mm的市售活性炭与质量浓度为2~4% 的溴水混合，在室温条件下振荡20~28h，过滤，洗涤至中性，在90~110oC干燥24h，即得溴改性活性炭。
[0034] 实施例3
[0035] 一种用于脱除烟气中气态单质汞的电化学增强吸附装置。除改性活性炭外，其余同实施例1。
[0036] 所述改性活性炭为氨改性活性炭，氨改性活性炭的制备方法是：将粒径<0.2mm的市售活性炭在改性气体体积流率与市售活性炭的质量之比为5~10︰1L/min/kg和700~900℃o条件下反应1~3h，冷却至室温，取出洗涤至中性，在90~110C干燥24h，制得氨改性活性炭。
所述的改性气体为NH3和N2混合气体，NH3体积分率为20~35%。
[0037] 本具体实施方式与现有技术相比的优点在于：
[0038] 1、本装置将正电极6、负电极4和布气盘5通过盖板10上对应的正极导线通孔11、负极导线通孔15和进气管通孔12放入电解液3中，负电极 4中心与布气盘中心处于同一水平线上。盖板10与吸附池2壳体间用密封圈9密封。含汞烟气经由进气管13和布气盘5通过电解液3至正电极6的表面，在电场作用下，正电极6的表面活性位点与单质汞发生化学吸附作用，尾气经排气口排出。故该电化学增强吸附装置能实现电化学作用与吸附的有机结合，结构简单，使用方便。
[0039] 2、含汞烟气经由进气管13和布气盘5通过电解液3至正电极6的表面，布气盘5能够均匀分散气流，使含汞烟气在给定的外加电场条件下，利用具有不同表面官能团的活性炭制成的炭电极与单质汞之间的氧化还原作用达到有效提高气态单质汞吸附效率的效果，能够稳定、高效地处理烟气中的气态单质汞。
[0040] 因此，本具体实施方式具有结构简单、使用方便和吸附效率高的特点。
