煤炭是我国最主要的一次能源,燃煤发电是目前煤炭利用的主要方式之一,但煤燃烧过程中产生一系列污染物,给环境和人体健康造成了严重危害。通过燃煤烟气净化工艺能够有效脱除烟气中的固体颗粒物、SO₂和NO_x,然而,痕量有毒元素汞的脱除还存在成本高、应用难度大等技术瓶颈。实现燃煤烟气中汞的有效脱除的关键问题之一是开发具有高效、廉价、环境友好的吸附剂。赤泥是一种工业残渣,因其富含大量的活性吸附组分,如铁、钛、锰等金属元素,可制备成非炭基吸附剂,并通过物理化学和活性成分担载,应用于烟气汞的脱除。本研究提出以拜耳法赤泥(用拜耳法生产氧化铝过程中,铝土矿经强碱浸出时所产生的残渣)为载体,通过对其进行酸处理、负载CuO_x和共负载CuO_x-CeO_x,制备了改性赤泥吸附剂。并通过XRF、N2吸附-脱附、XRD、TG/DTG和XPS等一系列表征手段,对赤泥及改性赤泥的物理化学特性进行分析。在固定床反应装置上对赤泥基吸附剂的脱汞性能进行评价,研究反应温度、烟气成分对吸附剂脱汞性能的影响,最后对脱汞机理进行初步分析。研究结果表明,赤泥直接焙烧后具有一定的脱汞效果,但脱汞效率低。对赤泥进行加酸处理后,其脱汞性能得到明显提升,主要得益于酸处理降低了赤泥碱性、改善了孔结构。当每克赤泥经15 m L0.3 mol/L稀盐酸处理后,3 h平均脱汞率提高到26.15%。采用CuO_x对酸化赤泥进行负载改性,负载12%Cu的吸附剂的脱汞效果好于负载8%Cu的吸附剂,且两者脱汞性能均优于只进行酸处理的赤泥。样品12Cu(500)-RMA15在200²50oC温度范围内、反应3 h后脱汞率仍高于90%,然而当温度高于250 oC或低于200 oC时脱汞性能下降。烟气中微量酸性气体对Hg0脱除有重要影响,微量HCl和NO的存在促进汞脱除,脱汞率接近100%,而SO₂严重抑制汞脱除。对反应后气氛中的汞形态进行测试,检测到有Hg2+的存在,推测吸附剂脱汞同时依赖吸附和催化氧化两个过程。为拓宽吸附剂活性温度窗口,增强耐硫性能,采用CuO_x-CeO_x同时改性样品。当Cu/Ce=1:1、400 oC焙烧时得到最佳样品,对其在150³50 oC温度范围内进行脱汞性能测试,反应3 h后脱汞率仍高于95%,有效地拓宽了活性温度区间。烟气中O₂、微量HCl和微量NO都促进汞脱除,CO₂对吸附剂脱汞影响不明显,SO₂依然抑制汞脱除,抗硫性能有所提升。此外,400 ppmSO₂的影响可以被10 ppmHCl促进作用所抵消。对样品Cu1Ce1(400)-RMA15进行长时间反应发现其稳定性比较好,反应24 h后维持在95%以上,反应144 h后达到半穿透状态。Hg-TPD实验表明,吸附剂表面存在氧化态汞HgCl2和HgO,且O₂存在有利于HgO的形成。通过XPS对反应前后吸附剂表面Cu、Ce、O和Hg形态进行分析,双金属氧化物CuO_x-CeO_x协同促进了汞的脱除。