一、研究背景和意义

        汞是唯一一种在室温下为液体的重金属。自然界中汞的赋存形态转变复杂，在食物链中易吸收、蓄积。例如，零价汞具有挥发性、长距离迁移性；无机汞会直接或间接地在微生物的作用下转化为甲基汞、二甲基汞等有机汞，生物毒性大大增强。与其他重金属不同，汞的特性使其必须通过特殊的技术、管理措施，控制和解决其对环境所产生的风险，其污染控制和环境管理难度大，技术含量高，而现有的控制技术还不成熟，处理效果不佳。 
        汞及其化合物已被联合国环境规划署列为全球性污染物，具有跨国污染的属性，是全球广泛关注的环境污染物之一。中国被认为是向大气中排放汞量最多的国家之一，几乎涵盖联合国环境规划署《汞排放定量定性估算工具包》中所有11大类59小类排放源，涉及行业包括矿山采矿、燃煤发电、钢铁制造、有色金属冶炼、水泥生产、化工等国家支柱行业。目前国际社会计划于2013年10月签署《关于汞的水俣公约》，我国正在积极参与公约制订并发挥了建设性作用。尽早部署并开展汞污染控制技术的研发和成果转化，将极大推动未来我国的履约进程，促进汞污染防治技术的国际合作及技术输出，推进实现“走出去”战略的深入实施，为发展中国家履约提供技术装备及管理模式支持。 
        基于汞污染的国际影响和我国化工行业含汞废物污染控制及清洁生产技术的实际需求，解决含汞废物安全处置前沿核心技术，研发关键共性技术，形成具有自主知识产权的含汞废物安全处置技术。本课题的研究成果对于推进我国重金属污染综合防治，推进行业清洁生产，发展循环经济，缓解我国汞减排国际压力都将产生积极的影响。

        二、前期研究基础

        我国针对化工行业含汞废物的污染防治还处于起步阶段。中国科学研究院高能物理院所多年来对于汞污染与环境安全性进行了细致的研究，设计风险评价、电子辐照技术应用研究，并针对含汞废物的处置，开展深入的技术调研和评估工作，参与国家汞等重金属污染防治政策的评估和专题研究工作，主持完成汞污染防治技术政策研究，主持中国汞管理政策专项研究，参与含汞废物处理处置污染控制最佳可行技术指南研究，参与中国典型省份汞清单编制试点项目研究。这些项目的研究可为本项目的顺利开展提供方法及技术支持。 
        针对含汞废渣而言，目前主要采用固定式电阻炉进行脱汞研究，对于实际工程化应用意义不大。而采用工业炉窑共处置处理危险废物已经在技术界达成共识，不过对于含汞废物的安全处置目前还鲜有涉及。沈阳环境科学研究院近年来结合自身在危险废物领域的技术优势，推进了低温热解析技术的研究工作。通过低温（200℃～600℃）加热含汞废物，使污染物质转变为气体从而将其分离，进行收集回收处理，残渣则堆存或回用。这种方法尤其适用于汞含量高、结构疏松，特别是元素汞或甲基汞等挥发性汞化合物含量高的工业废物。该技术具有节约能源，运行处置费低。该技术还限于固定式炉小型试验阶段，距离大规模工业化应用还有一定的距离。工艺设计最优化、处置系统自动化、清洁生产规范化还需要很长一段时间去探索。 
        固相电还原技术是利用金属及其化合物在电池充电和放电过程中被还原和氧化的原理实现重金属的综合回收利用，沈阳环境科学研究院近年来结合含铅废物的特点，研发了固相电还原资源化回收铅的技术，该技术可以解决其他技术劳动强度大、污染严重、卫生条件差、严重危害人体健康生产率低等缺点，有望针对化工行业汞污染严重的现状，研究以汞炱、含汞废渣、含汞废催化剂等为原料，采用固相电解工艺制取金属汞的方法，开发出效益明显、环境友好的含汞废物处理技术，为含汞废物寻找切实可行的循环利用方案。 
        上海万强科技开发有限公司针对低温等离子技术开展了相应的研究和工程实践，应用于部分废水处理实践，先后完成了四川中明成都热解炭化装置、上海松江为英国JM公司提供的热处理10t低温裂解炭化贵金属回收和气体无害化一体化处理装置和上海江桥的快脉冲气体除臭无害化杀菌示范工程等，在含汞废物一体化装置的设计和建立方面具有丰富的经验和专业的技术人才队伍。

        三、研究范围和目标

        本课题将围绕化工行业产生的典型含汞废渣的特性，研发热解析-低温离子体体处理技术，针对相关工艺过程伴生及无组织排放的含汞废气，研发直流高压窄脉冲等离子处理技术，同时针对汞盐开展资源化清洁生产利用技术，以便为化工行业典型含汞废物的处置提供切实可行的技术，促进含汞废物回收处置技术升级，推进产业发展。
通过本项目的实施有利于从技术研发角度，解决含汞废物安全处置前沿核心技术，研发关键共性技术，形成技术系统及示范系统，形成具有自主知识产权的含汞废气和含汞废渣安全处置技术，为推进化工行业清洁生产进程提供支持。也将为更好的落实科技发展纲要，推进重金属规划的实施提供支持和响应。 

        四、研究思路

        基于项目总体设计，每部分研究安排如下： 
        （1）热解析-低温等离子体处理含汞废渣技术研究 
        热解析-低温等离子体技术是专门针对含汞废渣开发的，可同时有效控制汞（包括其他重金属）及有机废气的复合污染。本研究将针对含汞废渣无害化、资源化回收，系统研究和分析探讨含汞废渣热解析-直流高压快脉冲等离子体处理工艺，设计研发一套含汞化工废渣处置工艺装置，验证和评估含汞化工废物回收工艺的相关影响因素，以及优先控制的工艺参数，形成小试和中试装置并示范。

        （2）直流高压快脉冲等离子含汞废气处理技术研究 
        针对相关工艺过程伴生的及无组织排放的含汞废气资源回收及安全处置的技术需求，开发直流高压快脉冲等离子技术，设计研发直流高压快脉冲等离子处理含汞废气的复合模块工艺装置，验证和评估系统处置含汞废气的功效，探索复合模块工艺参数，形成小试和中试装置并示范。 
        （3）汞盐等资源化利用途径研究 
        本课题也将在系统分析和研究含汞废渣和含汞废气处理后产生的汞盐、汞炱等的危害和特性进行分析和研究的基础上，结合国内现有成熟技术，针对汞盐等的资源化利用途径进行研究，以便为推进清洁生产以及资源化利用提供条件。