物种形成检测：解析PVC生产过程中由C2H2/Cl驱动的汞释放机制

《Environmental Science & Technology》：Speciation Detection Deciphering C2H2/Cl-Driven Mercury Escape Mechanisms in PVC Production

乙炔氯化氢工艺中汞排放机制与实时监测技术研究。开发新型在线汞形态分析平台PVC-OHM，实现元素汞（Hg0）和二价汞（Hg2+）同步检测，灵敏度达0.12 μg/m3。揭示三大汞释放途径：热脱附（80%总汞损失）、乙炔还原（65-78% Hg0排放）、氯吸附诱导脱附（>10% Hg2+排放）。定量分析表明催化剂每克损失3.08 mg Hg0和9.01 mg Hg2+，与250-300℃局部热点直接相关。建立首个工业验证的汞命运预测框架，提出通过热点缓解和配位环境优化控制排放的策略。

　　

在聚氯乙烯（PVC）生产过程中，乙炔氯化反应产生的汞排放对环境构成了严重威胁，但由于高反应性C₂H₂/HCl气氛下的方法学限制，这些排放量至今仍难以准确量化。我们开发了一种先进的原位汞形态分析平台PVC-OHM，该平台通过对安大略水电公司（Ontario Hydro）提出的OHM方法进行系统优化，实现了在工业相关条件下对单质汞（Hg⁰）和二价汞（Hg²⁺的同时实时检测，其灵敏度达到了前所未有的水平（0.12 μg/m³）。我们的机理研究表明，汞的主要释放途径有三条：（1）热脱附作用，即局部热点区域加速了HgCl₂的分解，使碳-汞界面处的饱和蒸汽压从0.9 atm升高至20.3 atm，这一过程导致了80%的汞损失；（2）C₂H₂在碳-汞界面驱动HgCl₂催化剂发生还原分解，占Hg⁰排放量的65–78%；（3）过量氯的吸附诱导脱附（[HgCl₂/AC] Cl₅，E_ads > 0），占Hg²⁺排放量的10%以上。定量分析显示，每克催化剂损失的汞量（5 wt%）可达到3.08 mg Hg⁰和9.01 mg Hg²⁺，这一现象与反应热点区域的局部温差（ΔT = 250–300 °C）直接相关。这项工作为碳化物基PVC合成过程中汞的命运预测建立了首个经过实验验证的框架，为通过减少热点区域的影响和优化反应环境来控制汞排放提供了可行的策略。