Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu hấp phụ chọn lọc hơi Hg từ than hoạt tính

Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu hấp 
phụ chọn lọc hơi Hg từ than hoạt tính 
Lê Thị Cẩm Nhung 
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên 
Luận văn Thạc sĩ ngành: Hóa môi trường; Mã số: 60 44 41 
Người hướng dẫn: PGS. TS. Đỗ Quang Trung 
Năm bảo vệ: 2011 
Abstract: Tổng quan về thủy ngân, độc tính của thủy ngân, công nghệ kiểm soát hơi 
của thủy ngân và vật liệu hấp phụ xử lý hơi thủy ngân. Thiết kê, lắp đặt và vận hành 
thiết bị hấp phụ hơi thủy ngân quy mô phòng thí nghiệm. Khảo sát so sánh khả năng 
hấp phụ hơi thủy ngân của các vật liệu than hoạt tính, thân hoạt tính ngân tẩm với: 
HCL, ZnCL2, CuCl2, FeCl3 và lựa chọ hóa chất ngân tẩm phù hợp. Nghiên cứu điều 
kiện chế tạo vật liệu hấp phụ hơi thủy ngân đối với hóa chất đã lựa chọn. Dựng đường 
hấp phụ của vật liệu và xác định thời gian đạt cân bằng hấp phụ cũng như dung lượng 
hấp phụ cân bằng của vật liệu. Chụp các phổ SEM, IR, BET và EDS đối với các vật 
liệu để xác định một số đắc trưng của vật liệu. Đề xuất một số phẩn ứng cỏ thể xảy ra 
trong quá trình hấp phụ hơi thủy ngân trên than hoạt tính biến tính. 
 Keywords: Hóa môi trường; Than hoạt tính; Vật liệu; Công nghệ chống ô nhiễm; 
Thủy ngân 
Content 
LỜI MỞ ĐẦU 
Theo báo cáo “Ô nhiễm Bắc Cực 2011” của Chương trình Đánh giá và Giám sát Bắc 
Cực (AMAP) tại Hội nghị Khoa học ở Copenhagen, có hai vấn đề cần được quan tâm nhiều: 
thứ nhất là, sự sống của các loài động vật như gấu Bắc Cực, cá voi Beluga và hải cẩu đang bị 
đe dọa bởi lượng thủy ngân cao phát hiện thấy trong cơ thể của chúng; thứ hai là, sự biến đổi 
khí hậu đang làm cho các lớp băng dần tan ra dẫn đến các quá trình biến đổi hóa học thuận lợi 
hơn, vì vậy thủy ngân dễ dàng được giải phóng ra ở các dạng độc hại hơn. Tổ chức này cũng 
nhận định, sự phát thải thủy ngân toàn cầu có thể tăng đến 25% vào năm 2020 nếu như chúng 
ta không có biện pháp kiểm soát chặt chẽ. 
Theo số liệu thống kê, hằng năm có khoảng 1000 – 6000 tấn thủy ngân được phát thải 
ra môi trường, trong đó có khoảng 30 – 55% thủy ngân được phát thải vào khí quyển. Các nhà 
máy than nhiệt điện phát thải khoảng 150 tấn thủy ngân hằng năm, khoảng 1/3 lượng này có 
nguồn gốc từ các nhà máy than nhiệt điện của Mỹ, than của Trung Quốc có hàm lượng thủy 
 2 
ngân cao nên thông qua hoạt động của các nhà máy than nhiệt điện có thể phát thải đến 
khoảng 1/2 lượng thủy ngân này. Các hoạt động khác như: các lò đốt rác thải nguy hại, các lò 
đốt rác thải bệnh viện, các cơ sở luyện kim và luyện thép cũng phát thải một lượng lớn thủy 
ngân. Do đó, việc kiểm soát tốt thủy ngân ngay tại nguồn phát thải là một vấn đề cấp thiết. 
Các biện pháp để kiểm soát phát thải thủy ngân, đặc biệt là kiểm soát hơi thủy ngân đã được 
nghiên cứu và ứng dụng trong phạm vi phòng thí nghiệm cũng như trên thực tế. Trong quá 
trình này, nhiều loại vật liệu đã được nghiên cứu và ứng dụng về khả năng hấp phụ hơi thủy 
ngân để loại bỏ nó khỏi dòng khí thải của các nhà máy. Than hoạt tính là một trong những 
loại vật liệu đã được nghiên cứu nhiều do có khả năng bắt giữ tốt hơi thủy ngân với chi phí 
phù hợp. Nhược điểm của than hoạt tính là thủy ngân đã được hấp phụ có thể phát tán lại môi 
trường khi các điều kiện xử lý thay đổi. Do vậy, người ta thường biến tính bề mặt than hoạt 
tính nhằm tăng cường khả năng liên kết, lưu giữ thủy ngân trên than hoạt tính. Có nhiều 
phương pháp xử lý bề mặt than, trong đó gắn kết với các hợp chất halogenua được ứng dụng 
nhiều. 
Trong đề tài “Nghiên cứu tổng hợp và đặc trưng vật liệu hấp phụ chọn lọc hơi Hg 
từ than hoạt tính”, chúng tôi sử dụng nguồn than hoạt tính có sẵn trong nước (Than hoạt tính 
Trà Bắc – Trà Vinh) và tiến hành ngâm tẩm với các hợp chất clorua để thu được vật liệu có 
khả năng hấp phụ tốt hơi thủy ngân. Từ thực tế đó, đánh giá vật liệu để xem xét chi phí khi sử 
dụng vật liệu cho các quá trình xử lý hơi thủy ngân trong nước. 
Chương 1 
TỔNG QUAN 
1.1. Độc tính và các nguồn phát thải thủy ngân 
1.1.1. Giới thiệu chung về thủy ngân 
 Thủy ngân là nguyên tố thứ 80 trong bảng hệ thống tuần hoàn các nguyên tố hóa học. 
Với cấu hình electron nguyên tử là [Xe]4f145d106s2, thủy ngân là nguyên tố cuối cùng trong 
dãy nguyên tố d. Vì obitan d của nguyên tử nguyên tố đã điền đủ 10 electron nên electron hóa 
trị của nó chỉ là các electron s và chúng có các trạng thái oxy hóa là 0, +1, +2, trong đó với 
trạng thái oxy hóa +1 thủy ngân nằm ở dạng ion 22Hg (-Hg-Hg-). Xác suất tạo thành hai 
trạng thái oxy hóa +1 và +2 là gần tương đương nhau về mặt nhiệt động học, nhưng người ta 
hay tìm thấy các hợp chất trong đó thủy ngân có số oxy hóa là +2. 
 3 
Hình 1.1 Thủy ngân kim loại ở nhiệt độ 
phòng 
Hình 1.2 Khoáng Cinnabar chứa thủy ngân 
a) Tính chất vật lý 
Thủy ngân là kim loại màu trắng bạc (Hình 1.1), nhưng trong không khí ẩm chúng dần 
dần bị bao phủ bởi màng oxit nên mất ánh kim. Trong thiên nhiên, thủy ngân có 7 đồng vị 
bền, trong đó 200Hg chiếm 23,3% và 202Hg chiếm 29,6%. Thủy ngân là chất lỏng ở nhiệt độ 
thường, đồng thời là kim loại nặng ở trạng thái lỏng (có tỷ khối lớn, d=13,55 g/cm3) nên được 
dùng trong nhiệt kế, áp kế, phù kế và bơm chân không cao. 
Thủy ngân kim loại có đặc điểm: mềm, nhiệt độ nóng chảy thấp -38,86˚C, nhiệt độ sôi 
cao 356,66˚C, dễ bay hơi và ở 20˚C áp suất hơi bão hòa của thủy ngân là 1,3x10-3 mmHg. Vì 
rất dễ nóng chảy, dễ bay hơi và thường tạo ra ion 22Hg nên có giả thiết cho rằng trong thủy 
ngân lỏng tồn tại những phân tử giả Hg2. Thủy ngân dễ tan trong dung môi phân cực và dung 
môi không phân cực. Với các đặc tính của thủy ngân; người ta đựng thủy ngân trong bình tối 
màu và phải cẩn thận khi sử dụng. 
Thủy ngân tạo hợp kim với nhiều kim loại, gọi là hỗn hống (theo tiếng Ả Rập thì hỗn 
hống gọi là amalgam – nghĩa là hợp kim). Thủy ngân tạo được hỗn hống với Al, Ag, Au; khó 
tạo hỗn hống với Pt; không tạo hỗn hống với Mn, Fe, Co, Ni; do vậy người ta thường dùng 
các thùng sắt trong chuyên chở thủy ngân. Cũng dựa trên khả năng này của thủy ngân mà từ 
xưa người ta đã biết tách vàng, bạc ra khỏi đất. 
b) Tính chất hóa học 
 Do tương đối trơ về mặt hóa học; thủy ngân không phản ứng với oxy ở nhiệt độ 
phòng, phản ứng mạnh ở 300˚C tạo ra HgO và ở 400˚C oxit đó lại phân hủy cho ra thủy ngân 
nguyên tố. 
 4 
Thủy ngân dễ phản ứng với lưu huỳnh và iot ở nhiệt độ phòng. Vì vậy, người ta 
thường dùng lưu huỳnh ở dạng bột mịn để thu gom các hạt thủy ngân bị rơi vãi khi các dụng 
cụ chứa thủy ngân bị vỡ (bột lưu huỳnh mịn bao phủ xung quanh hạt thủy ngân lỏng ngăn cản 
nó bay hơi, đồng thời phản ứng tạo thành hợp chất bền HgS không gây độc với người). 
 Thủy ngân phản ứng với các axit có tính oxy hóa mạnh như HNO3, H2SO4 đặc. 
3 3 2 22
3 3 22
4 2 2 1
3 8 3 2 4 2
đ
l
Hg HNO Hg NO NO H O
Hg HNO Hg NO NO H O
Nếu trong phản ứng các phản ứng này mà người ta sử dụng dư thủy ngân thì sản phẩm của 
phản ứng có chứa thủy ngân (I) (ở dạng Hg2
2+
). 
 3 2 3 226 8 3 2 4 3lHg HNO Hg NO NO H O 
1.1.2. Độc tính của thủy ngân 
 Trong tự nhiên, thủy ngân có mặt ở dạng vết trong nhiều loại khoáng đá với hàm 
lượng trung bình khoảng 80 phần tỷ, quặng chứa nhiều thủy ngân nhất là quặng Cinnabar 
(HgS). Than đá, than nâu chứa khoảng 100 phần tỷ thủy ngân. Trong đất trồng, hàm lượng 
trung bình của thủy ngân chiếm khoảng 0,1 phần triệu. 
 Trong công nghiệp, thủy ngân được sử dụng nhiều nhất trong quá trình sản xuất 
NaOH và Cl2 (điện phân dung dịch muối ăn bão hòa với điện cực thủy ngân). Quá trình sản 
xuất các thiết bị điện: đèn hơi thủy ngân, pin thủy ngân, các rơle điện cũng dùng khá nhiều 
thủy ngân. 
 Trong nông nghiệp, người ta dùng một lượng lớn các hợp chất cơ thủy ngân (RHgX, 
R2Hg trong đó R là gốc hydrocacbon và X là anion gốc axit) để diệt nấm, làm sạch các hạt 
giống. Các hợp chất cơ thủy ngân thường dùng là: 
 + Metyl nitril thủy ngân: 
CNHgCH 3 
 + Metyl dixan diamit thủy ngân: 
 + Metyl axetat thủy ngân: 
33 CHHgCOOCH 
+ Etyl clorua thủy ngân: 
 5 
ClHgHC 52 
Các hợp chất cơ thủy ngân thường dùng để ngâm hạt giống và khi trồng chúng thì các hợp 
chất này sẽ được phân tán rộng trên mặt đất. Từ đó thủy ngân được chuyển đến thực vật, động 
vật và cuối cùng chuyển vào chuỗi thức ăn của người. 
 Như vậy, thủy ngân xâm nhập vào môi trường chủ yếu do các hoạt động của con 
người. Thủy ngân được rửa trôi vào các nguồn nước, và nó được tích tụ dần trong các lớp 
trầm tích dưới đáy nước. Đồng thời, nhờ cân bằng động giữa hấp phụ và giải hấp, một lượng 
thủy ngân lại đi vào nước. Do vậy, sự nhiễm bẩn thủy ngân trong môi trường nước mang tính 
thường xuyên và lâu dài. Hằng năm, nguồn thủy ngân tự nhiên bổ sung vào đại dương khoảng 
5000 tấn; và cũng một lượng thủy ngân như vậy, thông qua các hoạt động của con người được 
đưa vào môi trường. 
 Thủy ngân là một kim loại gây độc mạnh. Vào những năm 1953-1960, tại Nhật Bản có 
khoảng 111 trường hợp bị nhiễm độc nặng do ăn phải cá có nhiễm thủy ngân ở vịnh 
Minamata. Nước thải của nhà máy hóa chất Minamata thải vào vịnh và làm cá sống ở vịnh 
này bị nhiễm độc, trong cơ thể chúng chứa tới 27 – 102 ppm thủy ngân (dưới dạng metyl 
thủy ngân). Năm 1972, khoảng 450 nông dân Irac đã chết do ăn phải loại lúa mạch bị nhiễm 
thủy ngân do nông dân sử dụng thuốc trừ sâu có thủy ngân và còn tồn dư trong lúa mạch. 
1.1.3. Các nguồn phát thải thủy ngân 
 Hàm lượng thủy ngân phát thải vào sinh quyển ngày càng tăng, vừa do các quá trình 
tự nhiên, vừa do các hoạt động của con người. Theo ước tính, từ các hoạt động của mình con 
người đã phát thải khoảng 1000 – 6000 tấn thủy ngân hằng năm, trong đó có khoảng 30-55% 
thủy ngân phát thải vào khí quyển trên phạm vi toàn cầu. Năm 2004, phát thải thủy ngân ở 
Mỹ là 158 tấn/năm, còn ở Canada con số này là 7,84 tấn/năm. Thủy ngân phát thải vào khí 
quyển chủ yếu từ quá trình than nhiệt điện; sản xuất và xử lý bóng đèn huỳnh quang; sản xuất 
màn hình LCD của máy vi tính; quá trình đốt chất thải rắn đô thị và bệnh viện; và từ nhiều 
quá trình công nghệ khác có sử dụng thủy ngân (như làm catot trong quá trình sản xuất khí clo 
từ điện phân muối ăn; sử dụng trong thiết bị ngắt và đo dòng điện; làm xúc tác; thuốc chống 
nấm mốc; sản xuất pin). 
a) Các nhà máy than nhiệt điện 
Năm 1999, theo thống kê của EPA (Environmental Protection Agency), lượng thủy 
ngân phát thải vào không khí ở Mỹ qua các hoạt động: nhà máy than nhiệt điện chiếm 31,0%, 
lò đốt chất thải nguy hại là 4,0%, lò đốt chất thải bệnh viện là 11,0%, lò đốt chất thải đô thị là 
 6 
18,5%, quá trình sản xuất khí clo là 5,6%, quá trình sản xuất xi măng là 3,0%, và các quá 
trình khác là 27,0%. 
Trong mọi sinh hoạt hằng ngày, chúng ta sử dụng điện như một nhu cầu thiết yếu và 
một thực tế cần quan tâm là nguồn năng lượng cung cấp cho nhu cầu điện năng của chúng ta 
lại xuất phát chủ yếu từ quá trình đốt than đá. Tại Mỹ và nhiều quốc gia trên thế giới (trong đó 
có Việt Nam) đều dùng than đá để sinh ra điện và quá trình đốt than này gây ô nhiễm không 
khí nhiều nhất. 
b) Bóng đèn compact 
Các loại đèn huỳnh quang (đèn tuýt, đèn cao áp, đèn compact) ngày càng được sử 
dụng rộng rãi trong các hoạt động của con người vì nó là nguồn cung cấp ánh sáng hiệu quả 
và đặc biệt là tiết kiệm điện năng. Hiện nay ở Mỹ, 90% lượng đèn huỳnh quang được sử dụng 
trong các hoạt động thương mại và công nghiệp. Trong điều kiện thông thường, mỗi bóng đèn 
hoạt động khoảng từ 3 đến 4 năm, thiết kế vận hành cho thấy nó hoạt động khoảng 20000 giờ 
nhưng trên thực tế nó chỉ hoạt động được 15000 giờ. Như vậy, với chính sách tiết kiệm điện 
năng cũng như nhu cầu sử dụng ngày càng gia tăng, số lượng bóng đèn compact được sản 
xuất ra ngày càng nhiều. Các tính toán cho thấy hằng năm người ta thường thay thế khoảng 
20% số bóng đèn sử dụng (không còn khả năng sử dụng). Trong những năm gần đây, số 
lượng bóng đèn quang thải bỏ ngày càng nhiều (tại Mỹ khoảng 200 triệu, tại Anh khoảng 100 
triệu, Thái Lan khoảng 45 triệu). Nếu như năm 2005, cả nước ta mới tiêu thụ được 3 triệu 
bóng đèn compact thì năm 2006 con số này đã là 10,5 triệu chiếc. Với quyết định của Thủ 
tướng về phê duyệt chương trình tiết kiệm điện giai đoạn 2006 – 2010, đèn huỳnh quang 
compact chính thức được phép thay thế cho đèn dây tóc nóng sáng tại các vị trí thích hợp 
(công suất khoảng 9 – 15 W, gọn nhẹ và giá thành hợp lý). Tuy nhiên, một thực tế đáng quan 
tâm là trong mỗi bóng đèn compact được sản xuất trung bình chứa 5 mg thủy ngân nguyên tố. 
Khi bóng đèn hỏng, chúng được chuyển đến các bãi rác, đây chính là nguồn phát thải hơi thủy 
ngân vào môi trường. Như vậy, cùng với việc sử dụng ngày càng nhiều bóng đèn compact, 
hàm lượng thủy ngân phát thải ra môi trường khi bóng đèn vỡ cũng càng ngày tăng. 
1.2. Các công nghệ kiểm soát hơi thủy ngân 
Có rất nhiều công nghệ được áp dụng để kiểm soát phát thải thủy ngân, nhưng không 
có một công nghệ nào tốt nhất có thể áp dụng cho tất cả các trường hợp xử lý thủy ngân. Khi 
kết hợp các công nghệ này, có thể đạt hiệu suất loại bỏ thủy ngân đến 90%, nhưng cũng chỉ áp 
dụng được với một số nhà máy chứ không phải tất cả. Ba công nghệ thường được áp dụng để 
kiểm soát hơi thủy ngân đối với các nhà máy than nhiệt điện: công nghệ tinh chế nguyên liệu 
đầu vào, công nghệ dùng tháp hấp thụ và công nghệ dùng tháp hấp phụ. 
 7 
1.3. Các loại vật liệu hấp phụ xử lý hơi thủy ngân 
Hơi thủy ngân là một khí ô nhiễm nguy hiểm, gây ra những lo ngại cho con người, 
động vật và các hệ sinh thái của Trái đất nói chung. Các dòng khí thải thoát ra từ các nhà máy 
than nhiệt điện là một trong những nguồn chính phát thải thủy ngân. Để bảo vệ môi trường và 
sức khỏe con người, sự phát thải thủy ngân phải được giảm thiểu tuân theo các quy định của 
Liên bang. Trong các phương pháp xử lý hơi thủy ngân, phương pháp phun vật liệu vào dòng 
khí thải được ứng dụng nhiều để kiểm soát thủy ngân. Do đó, nghiên cứu và ứng dụng các 
loại vật liệu trong xử lý hơi thủy ngân là một hướng phát triển mạnh, các tác giả đã tiến hành 
chế tạo các loại vật liệu khác nhau, biến tính chúng trong các điều kiện hấp phụ sao cho đạt 
hiệu suất tối ưu nhất và dễ thực hiện trong điều kiện xử lý môi trường và áp dụng trong các 
ngành công nghiệp có liên quan đến phát thải hơi thủy ngân theo khuynh hướng xử lý tốt tại 
nguồn phát thải. 
1.3.1. Các loại vật liệu từ than hoạt tính 
Nhiều nghiên cứu cho thấy than hoạt tính có khả năng hấp phụ hơi thủy ngân khá tốt. 
Để nâng cao khả năng hấp phụ của chúng, người ta đã tiến hành biến tính chúng bằng cách 
ngâm tẩm trong các dung dịch muối halogen (chứa Cl, Br, I), ngâm tẩm với các chất có chứa 
lưu huỳnh (như S, H2S, đithizon, đithiocacbamat,) hoặc gắn các nhóm chức khác vào chúng 
(như nhóm amino chẳng hạn). 
1.3.2. Các vật liệu khác 
 Vật liệu hấp phụ nền zeolit 
Một nhóm chất đang được nghiên cứu về khả năng hấp phụ thủy ngân liên quan đến 
zeolit. Panagiotou và cộng sự đã kiểm tra hai loại zeolit đã xử lý với tác nhân riêng và một 
loại thứ ba là zeolit chưa xử lý, các loại vật liệu này được phun vào các dòng khí thải để kiểm 
tra. Trong các kiểm tra này, khí thải ở 130 và 230˚C được phát sinh thông qua quá trình đốt 
cháy nhiên liệu, không ... ình vật liệu thực hiện hấp 
phụ hơi thủy ngân. 
Trong thời gian tới chúng tôi sẽ tiếp tục phát triển thêm các nghiên cứu khác về khả năng 
hấp phụ hơi thủy ngân của các vật liệu, cũng như đánh giá chi phí sử dụng vật liệu và khả 
năng áp dụng vào thực tế. 
References 
Tài liệu tiếng Việt 
1. Trần Thị Đà, Đặng Trần Phách (2004), Cơ sở lý thuyết các phản ứng hóa học, Nhà xuất 
bản Giáo dục, Hà Nội. 
2. N. Hiếu (08/2007), “Đèn compact có chứa chất thủy ngân”, Việt Báo (Theo – Vn.Media), 
www.vietbao.vn. 
3. Trần Tứ Hiếu, Nguyễn Văn Nội (2008), Cơ sở hóa học Môi trường, Trường Đại học Khoa 
học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội. 
4. Nguyễn Thị Thu Huyền (2010), Nghiên cứu tổng hợp vật liệu có dung lượng hấp phụ cao 
và khảo sát khả năng tách loại thủy ngân trong quá trình xử lý bóng đèn huỳnh quang thải bỏ, 
Luận văn Thạc sĩ Khoa học Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – ĐHQGHN. 
5. Phạm Huyền (07/2007), “Đèn compact chứa thủy ngân: Nguy hại đến mức nào?”, An ninh 
Thủ đô, www.anninhthudo.vn. 
6. Hoàng Nhâm (1999), Hóa học vô cơ, Tập 3, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội. 
7. Nhóm PV Tiền Phong (06/2007), “Cẩn thận với thủy ngân trong đèn compact”, 
8. Đỗ Quang Trung (2010), “Tóm tắt thuyết minh công nghệ tái chế an toàn bóng đèn huỳnh 
quang thải bỏ”, Khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà 
Nội, 19 Lê Thánh Tông, Hoàn Kiếm, Hà Nội. 
9. TS. Mai Thanh Truyết (12/2008), “Hiểm họa thủy ngân trong than nhiệt điện”, Y dược 
Ngày nay, www.yduocngaynay.com. 
Tài liệu tiếng Anh 
10. A.A. Atia et al. (2009), “Effect of amine type modifier on the uptake behaviour of silica 
towards mercury(II) in aqueous solution”, Desalination 246, pp. 257–274, 
www.elsevier.com/locate/desal. 
 21 
11. D.J. Akers, B. Toole-O’Neil (1998), “Coal cleaning for HAP control: cost and 
performance”, Presented at the International Technical Conference on Coal Utilization and 
Fuel Systems, March 9– 13. 
12. C. Battistoni, E. Bemporad, A. Galdikas, S. Kačiulis, G. Mattogno, S.Mickevičius, V. 
Olevano (1996), “Interaction of mercury vapour with thin films of gold”, Appl. Surf. Sci. 103, 
pp. 107–111. 
13. P. Biswas, C.Y. Wu (2005), “Critical review: nanoparticles and the environment”, J. Air 
Waste Manage. Assoc. 55, pp. 708–746. 
14. T. Chien, H. Chu, and H. Hsueh (2003), “Kinetic study on absorption of SO2 and NOx 
with acidic NaClO2 solutions using the spraying column”, Journal of Environmental 
Engineering, vol. 129, pp. 967-974. 
15. J. Dong, Z. Xu, S.M. Kuznicki (2009), “Magnetic multi-functional nano composites for 
environmental applications”, Adv. Funct. Mater. 19, pp. 1268–1275. 
16. J. Dong, Z. Xu, S.M. Kuznicki (2009), “Mercury removal from flue gases by novel 
regenerable magnetic nanocomposite sorbents”, Environ. Sci. Technol. 43, pp. 3266–3271. 
17. D.D. Ferris, et al. (1992), “Engineering Development of Advanced Physical Fine Coal 
Cleaning Technologies-Froth Flotation”, ICF Kaiser Engineers Final Report for U.S. 
Department of Energy Agreement No. DEAC22- 88PC88881, Dec. 
18. R.B. Finkelman, R.W. Stanton, C.B. Cecil, J.A. Minken (1979), “Modes of occurrence of 
selected trace elements in several Appalachian coals”, Prepr. Pap.-Am. Chem. Soc., Div. Fuel 
Chem. 23– 24, pp. 6 –24. 
19. K.C. Galbreath, D.L. Toman, C.J. Zygarlicke, J.H. Pavlish (2000), “Trace element 
partitioning and transformations during combustion of bituminous and subbituminous U.S. 
coals in a 7-kW combustion system”, Energy Fuels 14 (6), pp. 1265– 1279. 
20. S.B. Ghorishi, R.M. Keeney, S.D. Serre (2002), “Development of a Cl-impregnated 
activated carbon for entrained-flow capture of elemental mercury”, Environ. Sci. Technol. 36, 
pp. 4454–4459. 
21. T.C. Ho, A.R. Ghai, F. Guo, K.S. Wang, J.R. Hopper (1998), “Adsorption and desorption 
of mercury on sorbents at elevated temperatures”, Combust. Sci. Tech. 134, pp. 263–289. 
22. M. Horvat, V. Lupšina, B. Pihlar (1991), “Determination of total mercury in coal fly ash 
by gold amalgamation cold vapour atomic absorption spectrometry”, Anal. Chim. Acta 243, 
pp. 71–79. 
 22 
23. H. Hsi, M.J. Rood, M. Rostam-Abadi (2000), “Effects of sulfur impregnation temperature 
on the properties and mercury adsorption capacities of activated carbon fibers (ACFs)”, 
Environ. Sci. Technol. 25, pp. 2785–2791. 
24. H. Hsi, M.J. Rood, M. Rostam-Abadi (2002), “Mercury adsorption properties 
of sulfur-impregnated adsorbents”, J. Environ. Eng. 128, pp. 1080–1089. 
25. H. Hsi, S. Chen, M. Rostam-Abadi (1998), “Preparation and evaluation of coal-derived 
activated carbons for removal of mercury vapor from simulated coal combustion flue gases”, 
Energy Fuels 12, pp. 1061–1070. 
26. N.D. Hutson, B.C. Attwood, K.G. Scheckel (2007), “XAS and XPS characterization of 
mercury binding on brominated activated carbon”, Environ. Sci. Technol. 41, pp. 1747–1752. 
27. (2006), “International Joint Commission and the Commission for Environmental 
Cooperation”, Consultation on Emissions from Coal-Fired Electrical Utilities, Quebec, 
Canada, July 20–21,  coal-fired uti.pdf, accessed 
October 2006. 
28. P.S. Jacobsen, M.B. Binn, E.I. Wan, M.A. Nowak (1992), “The role of coal preparation in 
the precombustion control of hazardous air pollutants”, Proceedings of the 8th Annual Coal 
Preparation, Utilization, and Environmental Control Contractors’ Conference, DOE 
Pittsburgh Energy Technology Center, Pittsburgh, 
PA, pp. 412– 419. 
29. S. Ho Jeon et al. (2008), “Photocatalytic oxidation of gas-phase elemental mercury by 
nanotitanosilicate fibers”, Chemosphere 71, pp. 969–974, 
www.elsevier.com/locate/chemosphere. 
30. J. Johnson (2001), “Power plants to limit mercury”, C&EN 79 (1). 
31. J. J. Kaczur (1996), “Oxidation chemistry of chloric acid in NOx/SOx and air toxic metal 
removal from gas streams”, Environ. Progr., vol. 15, pp. 245-254. 
32. D. Karatza, A. Lancia (2000), “Study of mercury absorption and desorption on sulfur 
impregnated carbon”, Exp. Thermal Fluid Sci. 21, pp. 150–155. 
33. T.G. Lee, P. Biswas, E. Hedrick (2001), “Comparison of Hg0 capture efficiencies of three 
in situ generated sorbents”, AIChE J. 47, pp. 954–961. 
34. S.H. Lee, Y.J. Rhim, S.P. Cho (2006), “Carbon-based novel sorbent for removing gas-
phase mercury”, Fuel 85, pp. 219–226. 
 23 
35. S.J. Lee et al. (2004), “Removal of gas-phase elemental mercury by iodine- and chlorine-
impregnated activated carbons”, Atmospheric Environment 38, pp. 4887–4893, , 
www.elsevier.com/locate/atmosenv. 
36. S.S. Lee, J.Y. Lee, T.C. Keener (2008), “Novel sorbents for mercury emissions control 
from coal-fired power plants”, J. Chin. Inst. Chem. Eng. 39, pp. 137–142. 
37. Ying Li, Patrick Murphy, Chang-Yu Wu (2008), “Removal of elemental mercury from 
simulated coal-combustion flue gas using a SiO2–TiO2 nanocomposite”, Fuel Processing 
Technology 89, pp. 567-573. 
38. Y. Li, C.Y. Wu (2006), “Role of moisture in adsorption, photocatalytic oxidation, and 
reemission of elemental mercury on a SiO2–TiO2 nanocomposite”, Environ. Sci. Technol. 40, 
pp. 6444–6448. 
39. Y. Li, C.Y. Wu (2007), “Kinetic study for photocatalytic oxidation of elemental mercury 
on a SiO2–TiO2 nanocomposite”, Environ. Eng. Sci. 24, pp. 3–12. 
40. C. J. Lin, and S. O.Pehkonen (1999), “Aqueous phase reactions of mercury with free 
radicals and chlorine: implications for atmospheric mercury chemistry”, Chemosphere, 
vol.38, pp. 1253 – 1263. 
41. S.H. Liu, N.Q. Yan, Z.R. Liu, Z. Qu, H.P.Wang, S.G. Chang, C. Miller (2007), “Using 
bromine gas to enhance mercury removal from flue gas of coal-fired power plants”, Environ. 
Sci. Technol. 41, pp. 1405–1412. 
42. Songtao Liu, Yi Zhao, Chuanmin Chen, Guohua Shi, Xutao Zhang (2010), “Experiment 
on Hg
0
 Removal from Flue Gas by Sodium Chlorite Solution”, Conference on Industrial 
Electronics and Applicationsis, 5th IEEE, pp.903-906. 
43. W. Liu, R.D. Vidic, T.D. Brown (1998), “Optimization of sulfur impregnation protocol 
for fixed-bed application of activated carbon-based sorbents for gas-phase mercury removal”, 
Environ. Sci. Technol. 32, pp. 531–538. 
44. Y. Liu, D.J.A. Kelly, H. Yang, C.C.H. Lin, S.M. Kuznicki, Z. Xu (2008), “Novel 
regenerable sorbent for mercury capture from flue gases of coal-fired power plant”, Environ. 
Sci. Technol. 42, pp. 6205–6210. 
45. Y. Liu et al. (2010), “Recent developments in novel sorbents for flue gas clean up”, Fuel 
Processing Technology 91, pp. 1175–1197, www.elsevier.com/locate/fuproc. 
46. Y. Liu (2009), “Zeolite-supported silver nanoparticles for coal-fired power plant mercury 
emission control”, Ph.D. Thesis, University of Alberta, Edmonton, Alberta, Canada. 
 24 
47. C. D. Livengood, and M. H. Mendelsohn (1997), “Improved mercury control in wet 
scrubbing through modified speciation”, Presented at the EPRIDOE-EPA Combined Utility 
Air Pollutant Control Symposium, Washington, D.C. 
48. S.J. Long, D.R. Scott, R.J. Thompson (1973), “Atomic absorption determination of 
elemental mercury collected from ambient air on silver wool”, Anal. Chem. 45, pp. 2227–
2233. 
49. G.H. Luttrell, J.N. Kohmuench, R.-H. Yoon (2000), “An evaluation of coal preparation 
technologies for controlling trace element emissions”, Fuel Process. Technol. 65–66, pp. 407– 
422. 
50. S. Mendioroz, M.I. Guijarro, P.J. Bermejo, V. Muñoz (1999), “Mercury retrieval from 
flue gas bymonolithic adsorbents based on sulfurized sepiolite”, Environ. Sci. Technol. 33, 
pp. 1697–1702. 
51. MERSORB Mercury Adsorbents (2004), “Design and Performance Characteristics”, 
NUCON Bulletin 11B28 – August,  
52. S.J. Miller, G.E. Dunham, E.S. Olson (2000), “Flue gas effects on a carbon-based mercury 
sorbent”, Fuel Process. Technol. 65/66, pp. 343–363. 
53. KUANG Min et al. (2008), “Study on mercury desorption from silver-loaded activated 
carbon fibre and activated carbon fibre”, Journal of Fuel Chemistry and Technology, 36(4), 
pp. 468-473. 
54. J.R. Morency, T. Panagiotou, C.L. Senior (2000), “Laboratory duct injection of a zeolite-
based mercury sorbent, Proceedings of the 93
rd
 Air & Waste Management Association Annual 
Conference and Exhibition”, Salt Lake City, Utah, June 18–22, A&WMA, Pittsburgh, Pa. 
55. C. Neme (1991), “’Electric Utilities and Long-Range Transport of Mercury and Other 
Toxic Air Pollutants”, Center for Clean Air Policy: Washington, DC, Nov. 
56. S. Nene, and V. C. Rane (1981), “Kinetics of the absorption of mercury”, Indian J. 
Techno., vol. 19 , pp. 20–25. 
57. G.A. Norton, R. Markuszewski (1989), “Trace element removal during physical and 
chemical coal cleaning”, Coal Prep. 7, pp. 55– 68. 
58. R. Nowakowski, T. Kobiela, Z.Wolfram, R. Duś (1997), “Atomic forcemicroscopy of 
Au/Hg alloy formation on thin Au films”, Appl. Surf. Sci. 115, pp. 217–231. 
59. T. Panagiotou, J.R. Morency, C.L. Senior (2000), “Zeolite-based mercury sorbent 
laboratory testing and modeling”, Prepr. DiV, Fuel Chem. Am. Chem. Soc. 45, pp. 426–430. 
60. J.H. Pavlish et al. (2003), “Status review of mercury control options for coal-fired power 
plants”, Fuel Processing Technology 82, pp. 89–165, www.elsevier.com/locate/fuproc. 
 25 
61. E. Pitoniak, C.Y. Wu, D. Londeree, D. Mazyck, J.C. Bonzongo, K. Powers, W. Sigmund 
(2003), “Nanostructured silica–gel doped with TiO2 for mercury vapor control”, J. Nanopart. 
Res. 5, pp. 281–292. 
62. E. Pitoniak, C.Y. Wu, D.W. Mazyck, K.W. Powers, W. Sigmund (2005), “Adsorption 
enhancement mechanisms of silica–titania nanocomposites for elemental mercury vapor 
removal”, Environ. Sci. Technol. 39, pp. 1269–1274. 
63. REN Jian-li, CHEN Jun-jie, LUO Yu-ya (2009), “Research on vapor mercury adsorption 
by Ca-based sorbents Research on vapor mercury adsorption by Ca-based sorbents”, 
International Conference on Energy and Environment Technology, pp. 504-508. 
64. S. Roy (2002), “Absorption of chlorine and mercury in sulfite solutions”, Ph.D. Thesis, 
The University of Texas at Austin. 
65. D.R. Simpson (2005), “Method of removing mercury from exhaust gases”, U.S. Patent 
6,962,617 B2. 
66. V. A. Skripnik, L. F. Fedorovskaya, L. I. Kravetskii, and I. M. Umanskaya (1979), 
“Mechanism and kinetics of mercury oxidation by chlorinecontaining solutions”, Zhurnal 
Prikladnoi Khimii, vol. 52, pp. 1233-1237. 
67. F.J. Smit, N. Moro, G.L. Shields, M.C. Jha, T.J. Feeley (1996), “Reduction of toxic trace 
elements in coal by advanced coal cleaning”, Proceedings of the 13th Annual International 
Pittsburgh Coal Conference, Vol. 2, Pittsburgh, PA, University of Pittsburgh, Pittsburgh, PA, 
pp. 879–884. 
68. (July 9, 2009), “Sorbents that remove mercury from flue gases”, 
 Mercury_Sorbents.pdf. 
69. R.C. Timpe, M.D. Mann, J.H. Pavlish, P.K.K. Louie (2001), “Organic sulfur and HAP 
removal from coal using hydrothermal treatment”, Fuel Process. Technol. 1470. 
70. U.S. EPA (1997), Mercury Study Report to Congress; EPA-452/R-97-003; U.S. EPA 
Office of Air Quality Planning and Standards, U.S. Government Printing Office: Washington, 
DC, Dec. 
71. U.S. EPA (1997), “Mercury Study Report to Congress”, Volume I Executive Summary, 
EPA-452/R-97-003. 
72. R.D. Vidic, D.P. Siler (2001), “Vapor-phase elemental mercury adsorption by activated 
carbon impregnated with chloride and chelating agents”, Carbon 39, pp. 3 –14. 
73. T.S. West (1969), “Complexometry with EDTA and Related Reagents”, 3rd ed., BDH 
Chemicals Ltd., pp.195–196. 
 26 
74. B. Wu, T.W. Peterson, F. Shadman (2000), “Interactions between vapor-phase mercury 
compounds and coal char in synthetic flue gas”, Fuel Process. Technol.63, pp. 93–107. 
75. C.Y. Wu, T.G. Lee, G. Tyree, E. Arar, P. Biswas (1998), “Capture of mercury in 
combustion systems by in-situ generated titania particles with UV irradiation”, Environ. Eng. 
Sci. 15, pp. 137–148. 
76. Z. Xu, J. Dong (2008), “Synthesis, characterization, and application of magnetic 
nanocomposites for the removal of heavy metals from industrial effluents”, in: V. Shah (Ed.), 
Emerging Environmental Technologies, Springer, USA, pp. 105–148. 
77. H. Yang et al. (2007), “Adsorbents for capturing mercury in coal-fired boiler flue gas”, 
Journal of Hazardous Materials 146, 1–11, www.elsevier.com/locate/jhazmat 
78. R. Yan, D.T. Liang, L. Tsen (2004), “Bench-scale experimental evaluation of carbon 
performance on mercury vapor adsorption”, Fuel 83, 2401–2409. 
79. T.Y. Yan (1994), “A novel process for Hg removal from gases”, Ind. Eng. Chem. Res. 33, 
3010–3014. 
80. Yunpeng Zhang, Jiancheng Wang, Lina Han, Liping Chang, Weiren Bao (2011), 
“Removal Hg from simulated coal fuel gas over sulfide iron-based sorbent”, Interational 
Conference on Computer Distributed Control and Intelligent Environmental Monitoring, Key 
Laboratory of Coal Science and Technology, pp. 938-941. 
81. Zhao L. L. and G. T. Rochelle (1999), “Mercury absorption in aqueous hypochlorite”, 
Chem. Eng. Sci., vol. 54, pp. 655-662. 
82. H. Zeng et al. (2004), “Removal of elemental mercury from coal combustion flue gas by 
chloride-impregnated activated carbon”, Fuel 83, 143–146, www.fuelfirst.com.