Способ очистки газов от ртути

 

Изобретение относится к области сорбционной газоочистки. Предложен способ очистки газов от ртути путем контактирования газов с природными минералами, например халькопиритом, пиритом, пирротином, сфалеритом, пентландитом, молибденитом, галенитом, халькозином, борнитом. Способ позволяет проводить эффективную очистку как при комнатной температуре, так и при повышенной (до 350°С). 3 з.п. ф-лы, 4 табл.

Изобретение относится к области адсорбционной очистки газов от тяжелых металлов, в частности от ртути.

Известен способ очистки газов от ртути, заключающийся в том, что газы пропускают через сорбент, представляющий собой сульфид селена и/или двуокись селена на инертном носителе [1] Недостатками этого способа являются невысокая химическая и механическая устойчивость используемого сорбента и невозможность газоочистки при высоких температурах.

Известен способ удаления ртути из газов на сорбенте, полученном смешением рабочего вещества сульфидов и селенидов металлов и металлоидов и клея на основе синтетических смол в присутствии разбавителя, с последующим нанесением на формованные органические или неорганические носители [2] Известен также способ очистки газов от паров ртути с использованием в качестве сорбентов сульфидов различных металлов на носителе TiO₂ [3] Недостатками такого способа являются дороговизна используемого сорбента и низкая его химическая устойчивость. При очистке на нем газов от ртути в отходящем газе может появляться сероводород, что потребует дополнительной стадии очистки.

Задачей изобретения является разработка простого и эффективного способа извлечения ртути из газов, обеспечивающего возможность проведения очистки при высоких температурах, а также экологическую безопасность используемых сорбентов.

Задача решается предлагаемым способом очистки газов от ртути путем пропускания газов через сорбент на основе сульфидов металлов, при этом в качестве сорбента используют природные серосодержащие минералы, например пирит, халькопирит, пирротин, пентландит, сфалерит, галенит, ковелин, халькозин, борнит, молибденит, или перечисленные выше природные минералы, нанесенные на инертный носитель.

Процесс очистки можно вести при 20-350^оС и времени контакта газа с зерном сорбента 0,15-12 с.

Технический результат, достигаемый предложенным способом очистки газа на природных минералах в отличие от искусственно синтезированных сульфидов металлов, можно объяснить следующим образом.

Анионной компонентой природных минералов является сера, образующая весьма прочные соединения с ртутью и другими тяжелыми металлами. Кроме того, во многих нестехиометрических кристаллах эта компонента находится в избытке. Высокая химическая стойкость природных минералов не только не нарушается при внедрении в их структуру адсорбированной ртути, но образующееся соединение не растворяется даже при многочасовом кипячении в царской водке. Вследствие этого ртуть адсорбируется и удерживается этими минералами даже при температурах порядка 300-350^оС.

П р и м е р 1. Содержащий сулему газ при t 330±20^оС поступает на установку, содержащую две параллельно установленные адсорбционные колонки, одна из которых пустотелая, а вторая заполнена 5 мл сорбента на основе природных минералов, указанных в табл.1. После каждой из колонок газ поступает в поглотительную емкость, заполненную раствором бихромата калия в азотной кислоте, для абсорбции ртути и ее последующего определения. По количеству ртути в поглотительных растворах и объему пропущенных газов рассчитываются концентрации Нg в газе до и после очистки.

Результаты по очистке представлены в табл.1.

Необходимо отметить, что в проведенных испытаниях емкость сорбентов полностью не исчерпана.

П р и м е р 2. Адсорбционные колонки одинаковой конструкции установлены над источником паров металлической ртути. Одна колонка пустая, вторая заполнена на высоту h 20 мм сферическими гранулами керамзита с нанесенным на него молибденитом, третья тем же сорбентом на высоту 100 мм. По содержанию Hg в воздухе адсорберов рассчитывается массоперенос ртути.

Результаты по массопереносу ртути представлены в табл.2.

П р и м е р 3. Порошки природных минералов фракции 0,25-0,5 мм помещены в стеклянные стаканчики, установленные в герметичном сосуде вместе с источником паров металлической ртути. Система термостатирована при 20±2^оС. После экспонирования в течение 260, 790 и 1460 ч. отбирались пробы и анализировались на содержание Hg.

Результаты представлены в табл.3.

П р и м е р 4. Проведена очистка отходящих дымовых газов конкретного производства от ртути. Условия и результаты представлены в табл.4.

Аналогичным образом, как в примерах 1-4, были испытаны другие серосодержащие минералы, такие как галенит, халькозин с борнитом. Получены близкие результаты.

Сорбенты, отработанные в процессе очистки газов от ртути, могут быть подвергнуты захоронению, поскольку являются экологически безопасными. Испытания показали, что при кипячении насыщенных ртутью сорбентов в царской водке практически не происходит перехода ртути в жидкую фазу.

Предлагаемый способ очистки газов является дешевым из-за использования природных веществ и позволяет проводить газоочистку без охлаждения при высоких (до 350^оС) температурах.

Формула изобретения

1. СПОСОБ ОЧИСТКИ ГАЗОВ ОТ РТУТИ путем контактирования газов с сорбентом на основе сульфидов металлов, отличающийся тем, что в качестве сорбента используют природные серусодержащие минералы или природные серусодержащие минералы, нанесенные на инертный носитель.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют природные серусодержащие минералы, предпочтительно пирит, халькопирит, пирротин, пентландит, сфалерит, молибденит, галенит, халькозин, борнит.

3. Способ по пп. 1-2, отличающийся тем, что контактирование ведут при 20-350^oС.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что процесс ведут при времени контакта 0,15 3 с при 120-350^oС и при времени контакта 3-12 с при 20-120^oС.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2