2013年12月09日08:47
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汞造成的環(huán)境污染如今已成為全球性問題。汞削減及去除技術(shù)備受關(guān)注。
2013年10月，從制造、利用到廢棄，全面對汞進(jìn)行規(guī)制的《水俁公約》正式通過。原則上，《水俁公約》締約國自2020年起，要禁止生產(chǎn)及進(jìn)出口含汞產(chǎn)品。
發(fā)展中國家發(fā)生的嚴(yán)重汞污染促使《水俁公約》得以順利通過。小規(guī)模金礦開采使用的汞，以及火力發(fā)電站廢氣及工廠廢水等中所含的汞造成了環(huán)境污染，排放源附近及下游流域的居民控訴健康受到危害的情況日益增多。
汞是唯一一種常溫下以液體形式存在的金屬元素。揮發(fā)性較高，以水和大氣為介質(zhì)在全球擴(kuò)散循環(huán)。會跨國界蓄積在生物體內(nèi)，還可能給人類帶來極大的不良影響。
在《水俁公約》獲得通過時，日本政府表明，作為針對發(fā)展中國家汞污染的對策，將在今后3年提供約20億美元的援助。還提出了向海外推廣削減產(chǎn)品中汞含量的技術(shù)及汞回收利用技術(shù)等。
日本此舉還有一個目的，那就是讓日本積累的汞相關(guān)技術(shù)帶動基礎(chǔ)設(shè)施出口。從擁有汞削減及去除技術(shù)的企業(yè)來看，既可以幫助全球解決環(huán)境問題，還能借此機(jī)會實現(xiàn)增長及開展海外業(yè)務(wù)。
量雖少但持久
日本的年用汞量約為8噸。其中熒光燈等照明領(lǐng)域用的最多，約占4成。2012年日本國內(nèi)生產(chǎn)的熒光燈約為2億盞。近幾年，雖然LED（發(fā)光二極管）照明不斷普及，但從產(chǎn)量來看，熒光燈仍是主流。
《水俁公約》規(guī)定，普通照明用途的熒光燈含汞量不得超過5毫克。2020年以后，禁止生產(chǎn)及進(jìn)出口含汞量超過這一上限的熒光燈。
熒光燈中，電子與被封入的汞原子發(fā)生碰撞。管內(nèi)涂層的熒光物質(zhì)會接收碰撞時生成的紫外線從而發(fā)光。汞的封入量越多，熒光燈的發(fā)光時間越長。如何在控制封入量的同時，長久保持發(fā)光時間是技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵。
隨著歐洲實行RoHS（限制使用有害物質(zhì)）指令，東芝照明技術(shù)公司開始積極致力于削減熒光燈的含汞量。
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| 玻璃管中封入汞化合物使其蒸發(fā)。東芝照明技術(shù)通過將封入的汞制成固體，從而便于進(jìn)行分量管理及封入作業(yè)，減少了使用量。 |
該公司開發(fā)出了在玻璃管中裝入制成固體的汞化合物，然后使之轉(zhuǎn)化成氣體的方法。汞化合物是指直徑約1.5毫米的汞和鋅的化合物，汞含量約為4毫克。在將玻璃管抽成真空的工序中，加入汞化合物，從外部加熱，使2毫克左右的汞轉(zhuǎn)化成氣體。管內(nèi)的汞原子減少后，剩余的汞會自然轉(zhuǎn)化成氣體。
以往是封入液體狀態(tài)的汞，存在封入量有偏差，或者不慎灑出等問題。因此，東芝照明技術(shù)開發(fā)出了一種可將汞制成固體化合物的裝置。
另外，為了長久保存汞，該公司開發(fā)出了可在短時間內(nèi)提高玻璃管內(nèi)真空度的裝置，為了防止汞原子附著在玻璃管上，還開發(fā)了在玻璃和熒光物質(zhì)之間涂布氧化鋁保護(hù)膜的技術(shù)。從而確立了壽命長達(dá)1.5萬個小時的熒光燈制造技術(shù)。
東芝照明技術(shù)環(huán)境推進(jìn)部部長田村暢宏表示：“海外熒光燈企業(yè)的工廠還多是利用液體汞。我們的制造經(jīng)驗可作為汞削減技術(shù)推廣到海外。”
可去除廢氣中9成以上的汞
如果按地區(qū)來看汞的大氣排放量，亞洲排放量占到了一半左右。其中，煤炭火力發(fā)電站的廢氣為主要因素。因為發(fā)電燃料所用的煤炭含有汞。
《水俁公約》還將煤炭火力發(fā)電站的大氣排放列為規(guī)制對象。規(guī)定新設(shè)施自公約生效起要在5年內(nèi)采用“最佳可行技術(shù)”（BAT）及“最佳環(huán)境實踐”（BEP）�，F(xiàn)有設(shè)施也需要在10年內(nèi)采取對策，例如采用最佳可行技術(shù)和最佳環(huán)境實踐、設(shè)定排放管理目標(biāo)及排放限度值等。
三菱重工業(yè)公司從2006年起，開始與美國的電力公司合作，共同致力于開發(fā)煤炭火力發(fā)電站汞去除技術(shù)。最終開發(fā)出了通過向排放廢氣中噴射氯化銨水溶液來回收汞的方法。以往是通過向鍋爐排放的廢氣噴射銨水溶液來去除氮氧化物（NOx）的“脫硝”、去除煤灰的“集塵”、去除硫氧化物（SOx）的“脫硫”這一系列工序，去除廢氣中的有害物質(zhì)。
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| 配備三菱重工脫硫裝置的西班牙孔波斯特拉發(fā)電站。 |
而采用新方法，氯化銨中所含的氯會產(chǎn)生使汞氧化的效果，在脫硫工序中，可在去除硫氧化物同時，也去除汞。
2011年在美國南方電力公司的米勒發(fā)電站對該方法進(jìn)行了實證實驗。最終確認(rèn)，比原來使用活性炭的方式成本低，并且可去除廢氣中9成以上的汞。
在亞洲等發(fā)展中國家目前處于運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的煤炭火力發(fā)電站中，有很多未配備脫硝、集塵及脫硫裝置。即使配備，多數(shù)也是性能不完善，或者處于故障狀態(tài)。三菱重工環(huán)境化學(xué)設(shè)備營業(yè)部副部長佐佐木裕一表示：“今后將在亞洲各國大力銷售可有效去除汞的廢氣凈化裝置。”
回收利用也十分重要。日本國內(nèi)2010年從廢舊產(chǎn)品和廢棄物中回收的汞為52噸�；厥绽昧砍^了日本國內(nèi)8噸的年使用量。
野村興產(chǎn)公司從1973年開始致力于汞的回收利用。在其位于北海道北見市的Itomuka礦業(yè)所每年回收2.7萬噸的含汞廢棄物，然后循環(huán)再生出40～50噸的汞。
確保操作人員的安全
將回收的廢舊熒光燈粉碎，并將玻璃和燈口分離。在進(jìn)行處理時，利用導(dǎo)管吸取玻璃管內(nèi)部的汞，然后利用吸附劑使其附著。最后用水清洗，去除玻璃上附著的汞和熒光粉。
將吸附了汞的吸附劑及清洗后仍殘留汞的污泥放入名為“多段式焙燒爐”的裝置中，在里面進(jìn)行攪拌，同時以600℃～800℃的溫度燃燒，使汞轉(zhuǎn)化成氣體。燃燒時間為4～12個小時。根據(jù)污泥所含的成分及汞濃度的不同，汞原子容易剝離的溫度和燃燒時間也不同。生成的汞蒸汽通過冷凝塔再次還原成液體汞。隨后，對回收的汞進(jìn)行精煉，提高純度。
關(guān)于汞回收利用，在一系列的工序中進(jìn)行安全管理必不可少，即便汞發(fā)生氣化，也能夠防止操作人員吸入。野村興產(chǎn)將保護(hù)操作人員安全的運(yùn)營經(jīng)驗也作為出口對象。技術(shù)部長藤原悌說：“《水俁公約》通過后，已有多家海外企業(yè)前來咨詢。我們正在研究能否將安全管理汞的方法作為一項業(yè)務(wù)開展�！�
《水俁公約》需要經(jīng)過50個國家政府的批準(zhǔn)，并在90天后正式生效。希望可以將日本擁有的技術(shù)和經(jīng)驗推廣到海外，為減少汞災(zāi)害做出貢獻(xiàn)。（作者：半澤智，日經(jīng)技術(shù)在線！ 供稿）
