Möglichkeiten zur Untersuchung quecksilberhaltiger Gase – Absorption

Untersuchungen zur Messung und Minderung von Quecksilberemissionen gehören seit vielen Jahren zu einem Schwerpunkt der Arbeiten im Bereich Luftreinhaltung & Aerosole.

Grundlage für die Analyse gasförmiger Quecksilberkonzentrationen ist der Einsatz entsprechend sensitiver on-line-Messtechnik, die insbesondere auch den emissionsrelevanten Konzentrationsbereich bis hinunter zu wenigen µg/m³ abdeckt. Wichtig für die Problemanalyse und die darauf basierende Entwicklung von verfahrenstechnischen Lösungsansätzen ist die Möglichkeit, sowohl die Gesamtquecksilberkonzentration als auch die Konzentration an elementarem Quecksilber zu vermessen.

Für die kontinuierliche Erfassung gasförmiger Quecksilberkonzentrationen stehen ein eignungsgeprüftes Gerät (HM 1400 TR der Firma Durag/Verewa) zur Verfügung, das zur Überwachung von behördlichen Grenzwerten an Großanlagen zugelassen ist, sowie ein ausschließlich für den Laborbetrieb geeigneter Hg-Monitor (Laborgerät VM 3000 der Fa. Mercury Instrument). Alternativ kann ein quasikontinuierlich arbeitendes Messsystem bestehend aus einer Probenaufbereitung der Fa. P S Analytical und zwei nachgeschalteten Messgeräten vom System Sir Galahad zum Einsatz kommen.

Abbildung: Prinzipskizze des Labor-Wäschers und Messtechnik

Zur Bestimmung der Konzentration an zweiwertigem Quecksilber muss das Probengas auf den Gesamtquecksilbergehalt und zusätzlich auf den Gehalt des elementaren Quecksilbers untersucht werden. Durch die Bildung der Differenz der beiden Messwerte kann der Anteil des zweiwertigen Quecksilbers ermittelt werden.

Neben der Analytik ist das Kernelement für erfolgreiche Untersuchungen eine verlässliche Hg-Konditionierung des Trägergasses, die gasförmiges Quecksilber in unterschiedlichen Konzentrationen und Oxidationsstufen (Verbindungsformen) bereitstellen kann. Zur Generierung des gasförmigen Quecksilbers wird beispielsweise der Prüfgasgenerator HovaCAL mit anschließender Verdampfereinheit HovaPOR der Fa. IAS GmbH eingesetzt. Dabei wird HgCl2-Lösung entsprechend einer am Gerät eingestellten Gaskonzentration bei 180 °C verdampft und mit dem Trägergasstrom isotherm vermischt. Zur Generierung von gasförmigem Hg(0) kann das Hg(II)-haltige Gas hinter dem Verdampfer durch eine Reduktionseinheit geleitet werden.

Die Ausrüstung wird für unterschiedliche Forschungs- und Entwicklungsaufgaben eingesetzt. Dazu werden die Laborversuchsanlagen bedarfsgerecht an die jeweilige Aufgabenstellung adaptiert.

Im Fokus der jüngeren Forschungsvorhaben zur Absorption von Quecksilber stehen die für die Minderung von Quecksilber in Waschwässern hinter Verbrennungsprozessen relevanten Mechanismen und Abhängigkeiten. Für die Untersuchungen können Waschflaschen verwendet werden. Seit Mitte 2018 steht auch ein Labor-Wäscher als scale-down eines Wäschers zur Rauchgasentschwefelung zur Verfügung. Nachfolgende Abbildung zeigt den prinzipiellen Aufbau sowie die Liste der zu erfassenden Messdaten.

Ansprechpartner

Dr.-Ing. Margot Bittig
bittig@iuta.de
Tel. +49 20 65 / 418 – 300

Dr.-Ing. Stefan Haep
haep@iuta.de
Tel. +49 20 65 / 418 – 204

Aktuelle Projekte

IGF-Forschungsprojekt 18661 N:
Entwicklung eines kompakten Adsorbers mit integrierter Durchbruchswarnung zur Abscheidung von Quecksilber aus kleinen diskontinuierlich anfallenden Abluftströmen
Laufzeit: 01.08.2016 – 31.01.2019

ZIM-Forschungsprojekt ZF4005405:
Charakterisierung des Reaktions– und Abscheideverhaltens des neuen organischen Additivs zur Abscheidung von Quecksilber Hg(0) und Hg(II) aus industriellen Abgasen
Laufzeit: 01.01.2016 – 31.08.2018

IGF-Forschungsprojekt (voraussichtlich ab 2019):
Absorptions- und Reemissionsvorgänge von Quecksilber in Wäschern zur Entschwefelung von Verbrennungsabgasen

Publikationen

Bittig, M., Pieper, B., Bathen, D.
Quecksilberabscheidung aus Abgasen
Müllhandbuch 12/2016

Bittig, M., Haep, S., Bathen, D.
Quecksilber-Abscheidung in Abgaswäschern – über die Wechselwirkung von Chemie und Prozessführung
Chemie im Kraftwerk, VGB, 03/2016

Bittig, M., Haep, S., Bathen, D.
Quecksilberabscheidung hinter Abfallverbrennungsanlagen – welche Perspektiven bietet die Forschung
Energie aus Abfall 13, TK-Verlag, Neuruppin, 2016

Bittig, M., Haep, S., Bathen, D.
Mercury removal in wet flue gas cleaning systems – the interaction of chemistry and process control
VGB PowerTech 96 (2016) 3, S. 74-77