本文首先综述了国内外燃煤烟气汞排放状况、汞的排放控制技术以及汞对环境和人类健康的危害,详细地阐述了实验系统的构成以及原理。本文采用物理方法对三个电厂的燃煤飞灰进行筛分,得到了不同粒径分布的飞灰颗粒,并对电厂1各种飞灰样品进行表征,得到样品的矿物组成、化学元素,表面微观结构、LOI、比表面积等信息。在自行开发的评价飞灰吸附剂实验台上,首先进行了燃煤飞灰吸附烟气汞的影响因素的实验研究,通过研究发现了不同来源的飞灰、温度、停留时间、汞的入口浓度、飞灰的粒径分布、比表面积及改性飞灰对汞的脱除效率有着不同程度的影响。结果表明,改性后的燃煤飞灰对烟气汞的脱除影响明显增大,最高可达到74.34%。其次是不同粒径分布的飞灰对汞形态变化的影响较大,其中D1AS-1燃煤飞灰样品对烟气汞的脱除效率47.17%,同时还发现大颗粒的燃煤飞灰有利于烟气中汞的脱除;但是较小颗粒不一定不利于飞灰吸附气态汞。不同来源的飞灰对烟气汞的捕捉能力各不相同,电厂1飞灰对汞的脱除效率为34.6%。不同的反应温度条件下飞灰对烟气汞的脱除效率的不同,温度越高越有利于飞灰对汞的吸附。在低温情况下,汞的入口浓度值越高越能促进烟气中汞的形态的转化,在入口浓度为10.39μg/m3,燃煤飞灰对烟气汞的脱除效率为34.6%。飞灰在多相流反应器内的停留时间越长,对汞的吸附越有利。比表面积与脱除效率成正比的关系,当飞灰颗粒比表面积较大时,烟气中的单质汞浓度就越低。通过实验发现,燃煤飞灰的残炭量（LOI）随着飞灰粒径的减小而降低,而对烟气汞的脱除效率与粒径大小没有直接的关系。但是在大于50μm燃煤飞灰颗粒脱除效率随着粒径的减小而降低,小于50μm的飞灰颗粒对烟气汞的脱除效率与粒径大小成反比。总体而言,燃煤飞灰样品的残炭量（LOI）与其相应的脱除效率没有密切的关系。无机矿物成分对烟气汞的吸附的影响可能与其中氧化钙（CaO）、氧化铁（Fe2O3）、氧化铝（Al2O3）等活性物质相关。在基本烟气气氛（压缩空气作为平衡气体,CO₂的含量为12%,O₂的含量为6%）+ HCl或SO₂或CO₂或O₂或NO或NO₂或H2O（水蒸汽）条件下,通过实验发现,SO₂、HCl、NO以及NO₂对飞灰吸附烟气汞形态转化有着较大的促进作用,O₂和H2O促进作用较小,CO₂有一定的抑制作用;同时在基本气氛+SO₂+HCl条件下,SO₂对烟气汞转化有着一定的抑制作用;在基本气氛+SO₂+HCl+NO条件下,HCl和NO对烟气汞转化的促进作用明显大于SO₂的抑制作用。燃煤飞灰在累积沉积状态下对烟气汞的脱除效率最大达到67.34%,在飞行状态下燃煤飞灰捕捉烟气汞的能力较小,仅为21.46%。本文在参考前人和自己实验研究的基础上,建立了燃煤飞灰在飞行过程中吸附汞的简单数学模型,研究了汞在飞灰颗粒表面的吸附平衡过程与动力学过程。结果表明,燃煤飞灰吸附烟气汞的模型更符合二级吸附反应动力学模型。本文还对多相流反应器内的流场、温度场、压力场以及颗粒轨迹进行了数值模拟,同时还采用CHEMKIN软件对烟气与汞的均相及烟气、飞灰和汞的非均相反应进行了数值模拟,得出了燃煤飞灰与烟气汞作用过程中重要反应机理。