DD160802A3

DD160802A3 - Verfahren zur entfernung von quecksilber aus gasen

Info

Publication number: DD160802A3
Application number: DD80225448A
Authority: DD
Inventors: Hubert Albrecht; Juergen Glietsch; Horst Heusinger; Werner Linke; Ingrid Prokoph; Ingrid Schmidt
Original assignee: Buna Chem Werke Veb
Priority date: 1980-11-25
Filing date: 1980-11-25
Publication date: 1984-03-14

Abstract

DIE ERFINDUNG BETRIFFT EIN VERFAHREN ZUR ENTFERNUNG VON QUECKSILBER AUS GASEN, WOBEI DAS QUECKSILBER IN DAMPFFORM, IN FORM VON AEROSOLEN ODER IN FORM VON QUECKSILBERVERBINDUNGEN VORLIEGEN KANN. DIES GESCHIEHT MIT HILFE EINES ADSORPTIONSMITTELS AUF BASIS SCHWEFEL-AKTIVKOHLE. ZIEL DER ERFINDUNG IST ES, DIE HERSTELLUNG EINES DERARTIGEN ADSORPTIONSMITTELS MIT EINER HOHEN ADSORPTIONSKAPAZITAET FUER QUECKSILBER REPRODUZIERBAR ZU GESTALTEN. DAS WIRD DADURCH ERREICHT, DASS ZU SEINER HERSTELLUNG EINE AKTIVKOHLE VERWENDET WIRD, DIE DURCH EINEN WERT FUER DIE KENNZAHL G = S MAL Q MAL 10 HOCH MINUS 3 VON 0,5 BIS 1,0 GEKENNZEICHNET IST, WOBEI S = SPEZIF. OBERFLAECHE U. Q = VERHAELTNIS VON BASISCHEN ZU SAUREN OBERFLAECHENZENTREN IST. D. AKTIVKOHLE WIRD IN BEKANNTER WEISE MIT ALKALISULFIDEN, HYDROGENSULFIDEN UND/ODER POLYSULFIDEN IMPRAEGNIERT.

Description

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Titel der Erfindung

Verfahren zur Entfernung von Quecksilber^vaus Gasen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus Gasen, wobei das Quecksilber in Dampfform, in Form von Aerosolen oder in Form von Quecksilberverbindungen vorliegen kann. Das Verfahren ist zum Reinigen von chemisch einheitlichen Gasen und von Gasgemischen ganz allgemein geeignet, wie z. B. von Wasserstoff, von Röstgasen und von Abgasen» Es ist insbesondere zur Entfernung von Quecksilberdampf aus Luft geeignet.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Die weitgehende Entfernung von Quecksilber aus technischen Gasen, wie z. B. aus dem in der elektrolytischen Quecksilberzelle zur Herstellung von Natronlauge und Chlor als Nebenprodukt anfallenden Wasserstoff oder aus den bei der Verarbeitung von sulfidischen Erzen erhaltenen Röstgasen ist eine Aufgabe, deren Lösung für eine effektive Gestaltung einer Reihe von technischen Verfahren unbedingt erforderlich ist. Unter dem Gesichtspunkt aer Erfordernisse des Umweltschutzes ist vor allem eine möglichst vollständige Abscheidung von Quecksilber und Quecksilberverbindungen aus damit verunreinigter Luft notwendig.

Von den zahlreichen Verfahren zur Entfernung des Quecksilbers aus Gasen besitzen Adsorptionsverfahren deutliche Vor-

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teile» Mit ihnen ist insbesondere auch eine Entfernung von Spuren Quecksilber möglich» Ein weiterer Vorteil ist, daß die Adsorptionsverfahren technisch relativ einfach zu realisieren sind.

Es ist bereits bekannt, Aktivkohle als Adsorptionsmittel zur Entfernung von Quecksilber aus Gasen zu verwenden. Jedoch besitzen Aktivkohlen, die nicht einer speziellen Vorbehandlung für die Quecksilberadsorption unterzogen wurden, nur ein· sehr begrenztes Aufnahmevermögen für Quecksilber, das auch bei einer Druck^adsörption nur unwesentlich verbessert wird.

Es ist weiterhin bekannt, daß die Adsorptionswirkung von Aktivkohlen durch eine Behandlung mit Mineralsäuren, eine Beladung mit öod oder eine Behandlung mit einer Lösung.von Gold-, Silber- oder kupfersalzen und anschließender Reduktion erhöht werden-kann. Oedoch ist die dadurch /erzielte Steigerung der Adsorptiqnskapazität für Quecksilber für technische Erfordernisse noch,immer nicht ausreichend.

Ein anderer Vorschlag zur Erhöhung der Aufnahmekapazität der Aktivkohle für Quecksilber besteht darin, die Aktivkohle mit Schwefel zu imprägnieren und zwar dergestalt, daß Schwefel in Schwefelkohlenstoff gelöst, die Aktivkohle mit der Lösung behandelt und hierauf der Schwefelkohlenstoff durch' Abdampfen wieder entfernt wird (US-PS 31 94 629).

Weiterhin wurde schon vorgeschlagen, ein wirksames Adsorptionsmittel für Quecksilber herzustellen, indem Aktivkohle mit einer Lösung aus Alkalisulfiden, Hydrogensulfiden und/oder Polysulfiden imprägniert wird (DE-AS 10 75 953).

Schließlich gibt es den Vorschlag, den Schwefel in besonders fein verteilter Form dadurch auf die Aktivkohle aufzubringen, daß dieselbe aufeinanderfolgend mit gasförmigem Schwefelwasserstoff und Schwefeldioxid oder umgekehrt mit .Schwefeloxid und Schwefelwasserstoff behandelt wird (DE-AS.21 50 592).

Die angegebenen Methoden zur Erhöhung der Adsorptionskapazität von Aktivkohlen für die Entfernung von Quecksilber durch* Behandlung mit Schwefel oder Schwefelverbindungen erlauben es jedoch nicht, derartige Adsorptionsmittel mit hoher"Adsorptiv

onskapazität¹ für Quecksilber mit hinreichender Reproduzierbarkeit herzustellen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die vorstehend geschilderten Mangel der bekannten Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus Gasen mit Hilfe von Adsorptionsmitteln auf Basis Schwefel-Aktivkohle zu beseitigen, indem die Herstellung von entsprechenden Adsorptionsmitteln mit hoher Adsorptionskapazität für Quecksilber reproduzierbar gestaltet wird,

Darlegung des Wesens der Erfindung . ' .

- Technische Aufgabe der Erfindung

Der "Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus Gasen bei Verwendung eines Adsorptionsmittels auf Basis Schwefel-Aktivkohle mit hoher Adsorptionskapazität für Quecksilber zu entwickeln.

- Merkmale der Erfindung

Die technische Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß die' Entfernung von Quecksilber aus Gasen mit Hilfe eines Adsorptionsmittels auf Basis Schwefel-Aktivkohle geschieht, zu dessen Herstellung eine Aktivkohle verwendet wird, die durch einen Wert für die Kennzahl

G=S. Q . 10~³

von 0,5 - 1,0 gekennzeichnet ist,

. wobei S die spezifische Oberfläche der Aktivkohle in m./g, bestimmt nach der BET-Methode,

und Q das Verhältnis des.Gehaltes der Aktivkohle an basischen Oberflächenzentren ~innvXq/g zum Gehalt an sauren Oberflächenzentren in mÄq/g, bestimmt durch Umsetzung der Aktivkohlen in verdünnter Salzsäure bzw. Natronlauge, ist<.

Die nach dieser Kennzahl ausgewählte Aktivkohle wird in bekannter Weise, mit einer Lösung aus Alkalisulfiden, Hydrogen- ^x sulfiden/und/oder Polysulfiden imprägniert.

Die so hergestellten Adsorptionsmittel auf Basis Schwefel-Aktivkohle zeichnen sich überraschend durch eine besonders hohe Adsorptionskapazität für Quecksilber aus und erlauben den Betrieb von entsprechenden Adsorbern für die Abscheidung von Quecksilber aus Gasen über einen langen Zeitraum,

Ausführunqsbeispiele

Die Erfindung soll nachstehend an Hand der folgenden Ausführungsbeispiele näher erläutert werden, wobei die Beispiele 3, 4 und 5 dem Vergleich mit dem bekannten Stand der Technik dienen. ,

3eispiel 1 '

100 g Aktivkohle A mit einem Wert für die Kennzahl G von 0,7 wurden bei Raumtemperatur mit 500 ml einer Ammoniumpolysul-fidlösung mit einem Schwefelgehalt von ca. 40 Ma.-% übergössen und 4 Tage stehen gelassen. Danach wurde die Lösung abgegossen. Die Aktivkohle wurde mit destilliertem Wasser abgespült, auf Filterpapier vorgetrocknet und abschließend im Vakuumtrockenschrank bei maximal 100 ⁰C getrocknet, Der Schwefelgehalt des so hergestellten Adsorptionsmittels betrug 25,5 Ma-%,

Die Bestimmung der Adsorptionskapazität der Schwefel-Aktivkohle für Quecksilber erfolgte in einer speziellen Laborapparatur. Deweils 25 g des Adsorptionsmittels wurden in ein Adsorptionsgefäß mit einem Durchmesser von 6,0 cm gegeben. Durch die Schüttung wurde bei Raumtemperatur ein konstanter Luftstrom von 800 l/Stunde geleitet, der zuvor durch 5 Waschflaschen, die mit einer ca. 1,5 cm hohen Schicht von metallischem Quecksilber gefüllt waren, strömte. Die Luft wurde über die Quecksilberoberfläche geleitet und reicherte sich dabei mit Quecksilberdampf an, wobei die Konzentration an Quecksilber dem Sättigungsdampfdruck entsprach. Die Geschwindigkeit

L· L· Ü 4 4\O .. > ⁵

des Luftstromes wurde mit Hilfe eines Rotamessers "bestimmt· Außerdem Wurde die über die Schwefel-Aktivkohle innerhalb eines bestimmten Zeitraumes geleitete Luftmenge mit Hilfe einer Gasuhr gemessen.

Der Quecksilbergehalt der Luft wurde unmittelbar vor und nach dem Absorptionsgefäß bestimmt, indem an diesen Stellen Gasproben entnommen und mittels eines Atomabsorptionsspektrometers analysiert wurden.

Die Adsorptionsversuche wurden dann abgebrochen, wenn nur noch 50 % des in der Luft vor dem Adsorptionsgefäß enthaltenen Quecksilbers durch die Schwefel-Aktivkohle aufgenommen wurden» Zur Charakterisierung der Adsorptionskapazität für Quecksilber wird die bis zu diesem Zeitpunkt über die Aktivkohle geleitete Luftmenge L (in m ) sowie di.e Quecksilberaufnahme M (in Ma-%) des Adsorptionsmittels angegeben.

Bei der aus der Aktivkohle A mit einer Kennzahl G » 0,7 her-. gestellten Schwefel-Aktivkohle wurden für L und M folgende Wente bestimmt: '

L= 2200 m³; M= 116 Ma-SU · \

Beispiel 2

Aktivkohle B mit einer Kennzahl G = 0,6 wurde wie in Beispiel l beschrieben mit Ammoniumpolysulfidlösung behandelt« Der Schwefelgehalt des erhaltenen Adsorptionsmittels betrug 22/2 Ma-%, Seine Adscrrptionskapazität für Quecksilber wurde analog Beispiel l bestimmt. Dabei wurden die Werte L=16OO m ; und M - 80 Ma-% gemessen.

Beispiel 3 .".'

(Vergleichsbeispiel) , '

Aktivkohle C mit einer Kennzahl G = 6,4 wurde wie in Bei-spiel 1 beschrieben mit Ammoniumpolysulfidlösung behandelt. Der Schwefelgehalt der Schwefel-Aktivkohle betrug 31,1 Ma-%. Die Adsorptionskapazität für Quecksilber wurde wie in Beispiel l beschrieben bestimmt. Es wurde gefunden: L = 1300 m^_# M = 56 Ma-%. , , ' ;

4 4

Beispiel .4 ' . ; ₍

(Vergleichsbeispiel)

Es wurde die Aktivkohle D mit einer Kennzahl G = Ο,ί eingesetzt. Sie wurde analog Beispiel 1 mit Amnioniumpolysulfidlösung behandelt. Der Schwefelgehalt betrug danach 21,7 Ma-%, die Bestimmung üer Adsorptionskapazität für Quecksilber ergab L = 180 m und M = 10 Ma-%.

Beispiel 5 . . ... ' (Vergleichsbeispiel)

In die Laborapparatur zur Bestimmung der Adsorptionskapazität für Quecksilber wurden 25 g einer handelsüblichen Dod-Aktivkohle eingebaut. Die Messung wurde unter den gleichen Bedingungen wie in den Beispielen 1-4 durchgeführt. Als vV.erte für die Adsorptionskapazität für Quecksilber wurden bestimmt: L = 230 m³, M= 15 Ma-%.

Claims

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Erfindungsanspruch

Verfahren zur Entfernung von Quecksilber aus Gasen durch Adsorption an Schwefel-Aktivkohle, die durch Imprägnierung von Aktivkohle mit einer Lösung von Alkalisulfiden;' Hydrogen-; sulfiden und/oder Polysulfiden hergestellt wird, gekennzeichnet dadurch, daß die verwendete Aktivkohle durch eine Kennzahl G=S .Q . 10 in Höhe von 0,5 - 1,0 charakterisiert ist, wobei S. = spezifische Oberfläche und 0 = Verhältnis von basischen zu sauren Oberflächenzentren ist.