2013年10月具有法律约束力的《水俣公约》正式在日本签署,标志着各国政府对全球范围内汞污染的关注达到了前所未有的高度。我国被认为是世界最大的人为汞排放国,而有色金属冶炼烟气中汞的排放又是我国大气汞排放的重要组成部分。因此,控制有色金属冶炼行业的汞排放直接关系着我国未来履约的成效。本论文以铅锌冶炼烟气监测为切入点,分析了典型铅锌冶炼烟气中汞的排放特征及现有烟气净化工艺的除汞效率;在此基础上以已有氯化汞吸收工艺为研究对象,探索其作用机制及相关因素对其除汞效率的影响,改进并强化该工艺对有色冶炼烟气汞去除的效果。此外,还研究了新型高效吸收液,探索实现零价汞与二氧化硫同步去除的新方法及工艺技术,研究吸收过程中的各影响因素及机理。论文主要研究内容及结论如下:第一:对某锌冶炼烟气中汞的含量进行了现场采样测试,结果表明锌冶炼初始烟气中汞的含量为几十mg/m3,是燃煤烟气汞浓度的上千倍,二氧化硫含量为2%-6%左右,经过除尘、洗涤及波利登工艺吸收后,烟气总汞去除效率可达90%,但现有净化工艺出口烟气中汞的含量仍远高于2010年实施的标准《铅、锌工业污染物排放标准》中汞的排放限值(50μg/m3)。第二:在此基础上,论文首先针对已有的氯化汞工艺参数进行了系统的考察,并对相关作用机理进行了探讨。结果表明,吸收液中hgcl2浓度的增加有利于hg0去除率的提高且对处理hg0浓度变化较大的烟气稳定性更好;溶液中no3-与so42-不影响hg0的去除,但so32-可以将溶液中的hg2+还原为hg0,从而削弱了hgcl2吸收液去除hg0的能力。溶液ph的降低(额外添加h+)能够抑制hgcl2的水解,并促进其电离为hgcl+或hg2+,从而提高了hg0的去除效率。当溶液中2-hgclcl/cc摩尔比为10:1时,hg0去除率最高,结合实验数据、拉曼仪器表征与密度泛函理论计算,结果表明hgcl3-对于hg0的吸收去除更有效,hgcl2次之,hgcl42-最差。研究发现溶液ph值的降低、适当氯离子浓度、加入h2o2等能有效抑制so2的影响和提高hg0的去除率,且有协同效应,三种措施可同时优化使用,由此确定了两种以氯化汞、适当氯离子、过氧化氢为主的低ph的复合吸收液,用于烟气中有so2时hg0的高效去除。第三:为了消除烟气中二氧化硫影响并提高烟气hg0的去除率,本论文研发了两段式硫酸汞除汞制酸组合工艺:[fe2(so4)3]预脱硫制酸工段stagei+hgso4/h2o2除汞深度脱硫工段stageii。在stagei中,烟气中90%左右的二氧化硫被去除并转化为硫酸,同时烟气中存在的hg0在这一阶段中不会消除太多。同时,烟气中的hg2+被硫酸铁溶液吸收进入液相后,会被还原性的s(iv)与fe(ii)还原为hg0进入烟气中,造成烟气中hg2+与hg0形态比例的重新分配,而hg2+向hg0的转化更有利于所制硫酸中汞含量的降低及烟气总汞回收效率的提高。在stageii中,用含有0.368mmol/l硫酸汞、1.0%过氧化氢、0.1mol/l硫酸的复合吸收液可使除汞效率达到98.8%以上,脱硫效率达到99.7%以上。其中hgso4和h2o2的浓度可根据实际烟气中的hg0和so2的浓度进行调整。论文对HgSO4对Hg0的吸收特性进行了研究,推测并用密度泛函理论验证了形成汞团簇Hg46+的理论。第四:为了实现在同一净化设施内同时脱硫除汞的目的,本论文提出了碘循环除汞制酸吸收体系,利用I2+HI/H2O吸收液同时脱除烟气中Hg0与SO2的方法。结果表明,当使用I2+HI/H2O吸收液净化含Hg0与SO2烟气时,I2的浓度至少应维持在2.5 g/L;HI的浓度为0.1 mol/L。在此条件下,Hg0的去除率能达到99%以上,SO2去除率达到95%以上,I2的利用率达95%。此外,硫酸浓度不利于SO2的吸收,应根据实际需要而尽量的低。文中研究的三种吸收技术中,改进后的氯化汞工艺抗硫稳定性更好,适用于后续有制酸工艺的高汞高二氧化硫烟气;两段式硫酸汞除汞制酸组合工艺对含高汞中低浓度二氧化硫烟气可达到更好的除汞制酸效果;碘循环除汞制酸吸收体系消除了二氧化硫对除汞体系的影响,实现了在同一净化设施内同时高效除汞脱硫的目的。综上所述,本文的研究为有色金属冶炼烟气的除汞脱硫提供了新的思路、方法和理论依据,对我国实现汞减排有重要的现实意义。