Studien zur Sorption von Quecksilber aus Abluftströmen an beschichteten porösen Sorbenzien mit anschließender Desorption und Wiedergewinnung des Metalls:
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| Published: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
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| Series: | Verein Deutscher Ingenieure: [Fortschritt-Berichte VDI / 15]
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| adam_text | Titel: Studien zur Sorption von Quecksilber aus Abluftströmen an beschichteten porösen Sorbenzien mit ans
Autor: Körber, Rainer W
Jahr: 1996
FORTSCHRITTBERICHTE VM Dipl. -Chem. Rainer W. Korber, Speyer Studien zur Sorption von Quecksilber aus Abluftströmen an beschichteten porösen Sorbenzien mit anschließender Desorption und Wiedergewinnung des Metalls Reihe 15 : Umwelttechnik Nr. 159 VM VERLAG
Inhaltsverzeichnis V Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung.........................................................................................................XI 1. Einführung in die Problematik......................................................................................1 2. Aufgabenstellung.......................................................................................................... 5 3. Quecksilber - ein besonderes Metall............................................................................6 3.1 Physikalische Eigenschaften von Quecksilber....................................................................6 3.2 Chemische Eigenschaften von Quecksilber........................................................................7 3.3 Verwendung........................................................................................................................7 3.4 Toxizität und Umweltprobleme durch Quecksilber............................................................8 3.5 Verhalten von Quecksilber in Müllverbrennungsanlagen.................................................10 4. Übersicht über die verschiedenen Rauchgasreinigungstechniken zur Entfernung von Quecksilber aus Abluftströmen...........................................................................14 4.1 Staubfilter..........................................................................................................................14 4.2 Trockenreinigungsstufe.....................................................................................................14 4.3 Naßreinigungsstufe...........................................................................................................15 4.3.1 Fällung der gelösten Quecksilberspezies...............................................................................15 4.3.2 Aufoxidation des metallischen
Quecksilbers........................................................................15 4.4 Nachgeschaltete adsorptive Reinigung.............................................................................16 4.4.1 Kohlefilter..............................................................................................................................16 4.4.2 Imprägnierte Trägermaterialien.............................................................................................18 4.4.3 Biosorption............................................................................................................................19 4.4.4 Abscheidung durch Amalgam-Bildung.................................................................................19 5. Beschreibung der angewandten Analysenmethoden...................................................20 5.1 Atomabsorptionsspektrometrie.........................................................................................20 5.2 Elektronenspektroskopie zur Chemischen Analyse..........................................................21 5.3 Diffraktometrie bei streifendem Einfall............................................................................23 5.4 Differenz-Scanning-Kalorimetrie.....................................................................................24 5.5 Charakterisierung der Trägermaterialien mittels Quecksilber-Porosimetrie....................26 6. Herstellung von Adsorbenzien für die Sorption von Quecksilber..............................27 6.1 Auswahl und Herstellung der Trägermaterialien..............................................................27 6.2 Tränken mit Metallsalzen..................................................................................................29 6.2.1 Variation der Tränktemperatur..............................................................................................30
VI ’ Inhaltsverzeichnis 6.2.2 Variation der Tränkdauer.......................................................................................................30 6.2.3 Variation der Konzentration der Tränklösung.......................................................................31 6.2.4 Variation des Drucks Uber der Tränklösung..........................................................................31 6.2.5 Variation des Trägermaterials...............................................................................................32 6.2.6 Zusammenfassung der Tränkversuche..................................................................................32 6.3 Temperung der getränkten Pellets.....................................................................................33 6.4 Reduktion zum Metall.......................................................................................................35 6.5 Die Effektivität der Beladung...........................................................................................36 7. Aufbau einer Laborapparatur zur Sorption von Quecksilber......................................39 8. Sorption von Quecksilber an beschichteten Adsorbenzien.........................................41 8.1 Charakterisierung der Trägermaterialien..........................................................................41 8.2 Einfluß der Strukturparameter poröser Gläser auf das Sorptionsverhalten von Quecksilber......................................................................................................................42 8.2.1 Variation des Porenradius......................................................................................................43 8.2.2 Variation von spez. Oberfläche und Porenvolumen..............................................................44 8.3 Variation der
Trägermaterialien........................................................................................46 8.4 Einfluß der Aktivkomponente auf die Quecksilbersorption.............................................48 8.5 Bestimmung der Adsorptionsisothermen der Quecksilbersorption..................................54 8.6 Abschätzen der Adsorptionswärme...................................................................................58 8.7 Fehlerbetrachtung..............................................................................................................61 8.7.1 Vergleich von Umsatz/Zeit-Kurven......................................................................................61 8.7.2 Beladung der Pellets und Bestimmung der Quecksilberkonzentration.................................61 8.7.3 Lineare Regression................................................................................................................61 9. Verlauf der Sorption von Quecksilber........................................................................63 9.1 Lichtmikroskopische Untersuchungen an exponierten Goldfolien...................................63 9.2 ESCA-Messungen an exponierten Folien................ .........................................................65 9.3 GID-Messungen an exponierten Folien............................................................................69 9.4 DSC-Messungen an exponierten Folien und Pellets.........................................................74 9.5 Abschätzung des vorherrschenden Stofftransports...........................................................76 9.5.1 Theoretische Betrachtung......................................................................................................76 9.5.2 Bilanzierung...........................................................................................................................79 9.5.3 Bestimmung der
Stoffkonstanten..........................................................................................83 9.5.4 Sorptionsversuche und Anpassung der Parameter.................................................................85 10. Einfluß von Schadgasen auf die Sorption von Quecksilber......................................88 10.1 Sorption von sauren Gasen an beschichteten Trägermaterialien....................................88
Inhaltsverzeichnis VII 10.2 Einfluß von HCl auf die Sorption von Quecksilber........................................................90 10.3 Einfluß von S0 2 auf die Sorption von Quecksilber........................................................92 11. Möglichkeiten der Entfernung von Quecksilber und seinen Verbindungen auf Basis einer reversiblen Chemisorption........................................................................94 11.1 Grundüberlegungen.........................................................................................................94 11.2 Sorption von Quecksilber an verschiedenen Metallsalzen..............................................95 11.2.1 Experimentelle Ergebnisse..................................................................................................95 11.2.2 DSC und ESCA-Messungen................................................................................................98 11.3 Sorption von Quecksilberverbindungen an beschichteten Sorbenzien.........................100 12. Desorption und Recycling von Quecksilber............................................................103 12.1 Grundüberlegungen.......................................................................................................103 12.2 Thermische Desorption beladener Sorbenzien..............................................................104 12.3 Desorption im Vakuum.................................................................................................105 12.4 Rückgewinnung des desorbierten Quecksilbers............................................................106 13. Pilotanlage...............................................................................................................107 14. Anhang....................................................................................................................109 14.1 Anhang
A......................................................................................................................109 14.2 Anhang B......................................................................................................................111 14.3 AnhangC......................................................................................................................115 15. Literatur 116
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