1.研究背景及意义
中国是能源消费大国，并且我国是以煤炭为主的能源消费结构，未来长期一段时间这种结构也不会改变。其中，汞污染就对人群健康造成了极大的危害。而燃煤排汞是大气汞污染的主要来源。我国是汞的排放大国之一[3]，研究显示，目前中国总的汞排放量约占世界总量的50％，达到1000吨左右，并且到目前为止，这个数字依然在以每年2%~3%的速率增长[2]。
煤炭的成分极其复杂，除含有C、H、O、N和S等元素外，还含有Hg、As、Se、Pb和Cd等对环境和人类健康危害较大的痕量元素，在煤炭的燃烧过程中，Hg以颗粒态汞(HgP)、气态二价汞(Hg2 )和单质汞(Hg0)的形式排放到大气中，并可长时间滞留在大气中，造成全球污染。一直以来我国大气污染控制主要集中在烟尘、二氧化硫和氮氧化物等常规污染物[2]，对于汞这种在大气中以痕量水平存在的重金属污染物治理力度不够。2017年8月16日，首个旨在控制和减少全球汞排放的国际公约—《关于汞的水俣公约》正式生效这意味着如何控制燃煤烟气中汞的排放将成为今后的研究重点。去除燃煤烟气中汞的方法目前主要有这三种：吸附剂法、化学沉淀法和化学氧化法。其中吸附剂脱汞法是最有前景的燃煤汞污染控制技术，因为其脱除汞的效率较高，相关研究和成果也非常丰富。
目前应用最广的脱汞吸附剂是活性炭，但活性炭价格较为昂贵，无法进行大规模商用。由于生物质具有储量丰富、来源广泛、低硫氮、高灰焦活性、零CO2净排放等特性，因此，开展生物质碳基吸附剂及其对烟气中汞吸附性能与动力学的研究具有重要的学术意义和工程应用价值。常见的生物质资源主要为有机废弃物，包括林业生物质、农业废弃物、水生植物、能源作物、城市垃圾、有机废水和人畜粪便等。
生物质利用技术包括生物化学转换方法(沼气池技术和发酵制取乙醇)、直接燃烧以及热化学转化方法(干馏和热解)三大类[4]。其中生物质快速热解技术是生物质利用的重要途径，所谓热解就是利用热能打断大分子量有机物、碳氢化合物的分子键，使之转变为含碳原子数目较少的低分子量物质的过程。热解的产物主要有生物质焦、生物质焦油和生物质燃气。生物质焦含有大量的炭黑和有机物，并且具有复杂的孔隙结构和丰富的表面化学特性，使其对气体具有较强的物理吸附和化学吸附能力，因而可以被用作吸附剂广泛应用于气体净化领域。
2.国内外研究现状
关于改性生物质焦除汞的研究，已经有许多研究者进行了一定程度地实验探究。林晓芬针对探究生物质种类的影响，选择了八种生物质原料（稻壳、树叶、玉米杆、棉花杆、树皮、玉米芯、黄豆杆和木屑）进行热解和孔隙结构分析。结果表明：其研究发现，玉米杆和棉花杆热解焦的孔隙结构比稻壳和树叶热解焦的孔隙结构更为丰富，而丰富的孔隙结构有利于气体在生物质焦颗粒中的扩散，这样的孔隙结构也更利于烟气中的汞污染脱除。
朱纯、段钰锋[8]等人选用废弃物稻壳，进行NH4Cl和NH4Br化学浸渍制备稻壳焦，并进行表征。在固定床汞吸附试验台上进行吸附脱除汞的实验。研究了稻壳粒径、改性剂种类和改性剂添加浓度对汞吸附的影响。结果表明：经NH4Cl和NH4Br改性后，稻壳焦表面氯和溴活性因子的含量显著增加，对汞的脱除作用转为化学吸附占主导地位，其汞吸附量均提高了一个数量级。
树童[9]等以桑树枝、核桃壳、麦秆等生物质为原料制备了不同的生物质焦。结果发现不同种类的生物质热解焦对汞的吸附性能存在较大差异，同时发现对同种生物质而言，随着热解温度的升高，比表面积呈现先上升后下降的趋势。
关于热解温度对生物质焦表面孔隙结构的影响，尹建军[11]在固定床上研究了在热解温度为500℃、600℃、700℃和800℃下稻秆热解情况，结果表明随着热解温度的升高，稻秆焦的比表面积及孔隙结构呈现先增大后减小的趋势；热解温度为600℃时稻秆焦的孔隙结构最佳，其对汞吸附效率也最佳。
