CN102179232A

CN102179232A - 脱汞用飞灰/活性炭复合吸附剂的制备方法

Info

Publication number: CN102179232A
Application number: CN 201110039619
Authority: CN
Inventors: 吴圣姬; 周洁; 谢正苗
Original assignee: Hangzhou Dianzi University
Current assignee: Jiangsu Fulente Technology Co ltd
Priority date: 2011-02-17
Filing date: 2011-02-17
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2031-02-17
Also published as: CN102179232B

Abstract

本发明涉及一种脱汞用飞灰/活性炭复合吸附剂的制备方法。现有的方法生产工艺复杂，费用昂贵。本发明首先将笋壳、飞灰、沥青、助剂放入粉碎机内充分粉碎、混合。其次将混合后的材料采用压片的方法来做出圆柱状的吸附剂前躯体。再将吸附剂前躯体放入马弗炉中，热解2～4小时，冷却至常温。再将热解之后的吸附剂在管式反应炉中，在550～700℃、纯氮气条件下炭化，冷却至常温，即可得炭黑。最后将炭黑在管式反应炉中，在700～900℃、纯CO₂条件下活化1～4小时，冷却至常温，即可得复合吸附剂。本发明利用廉价的农业废弃物制备脱汞用吸附剂，该方法原料廉价易得，工艺简单，成本低，重复性好，有利于规模化工业生产。

Description

脱汞用飞灰/活性炭复合吸附剂的制备方法

技术领域

本发明属于化学吸附剂制备领域，涉及一种脱汞用飞灰/活性炭复合吸附剂的制备方法。

背景技术

大量燃煤带来严重的大气污染和温室气体排放。煤燃烧产生的烟气中不但含有酸性气体污染物SO₂、NOx，而且还含有易挥发的气态污染元素Hg、As等。据美国环保署推测，每年全球范围内排放的汞金属量在4400吨至7500吨之间，其中53%来自于亚洲。我国多数煤中含汞量处于0.01-1mg/kg之间，燃煤排放到大气中的汞从1995年的202吨增加到2003年的257吨。

汞是一种具有严重生理毒性的化学物质，排放到大气中的汞转换成甲基汞进入人类和动物的食物链中。甲基汞可以穿过胎盘屏障侵害胎儿，使新生儿发生先天性疾病。除了神经系统受到损害外，儿童的免疫系统和循环系统的发育也受到侵害。根据美国环保局(EPA)的报告，2000年美国将近500万名妇女体内的汞含量高于安全标准，每年可能有高达30万名新生儿因为汞的侵害其智力和神经系统受到影响。

国内外很多科研机构进行关于燃煤烟气中的汞排放控制技术的研究，但还没有一套成熟、可应用的脱汞技术。目前有两种方法有发展前景：一是湿法洗涤技术，是用金属氧化物作为催化剂把烟气中的单质汞转换成可溶性的氧化态汞之后，在湿法脱硫设备中与其他的痕量元素一起洗涤脱除。但是此技术所产生的氧化态汞具有剧毒，因此处理它的水溶液时必须加倍小心。二是喷射吸附剂（SI），该技术在美国已处于实证阶段。主要脱汞方法是吸附剂投入（SI），在静电除尘器（ESP）的前部(upstream)或者后部(downstream)喷入吸附剂脱除含汞物质包括单质汞，氧化汞，颗粒汞等。吸附剂有活性炭、飞灰和钙基吸附剂，其中主流是活性炭。但是要达到一定的脱汞效率，需要喷入很多活性炭，成本大大增加。为了提高脱汞性能，部分研究者以活性炭为载体，氯or硫or碘为浸渍剂脱除单质汞，其方法生产工艺复杂，费用昂贵等缺点。所以研究开发吸附性能高、廉价的吸附剂具有重要意义。

山核桃和竹笋等农业废弃物是浙江省的特色经济作物，在给浙江省带来巨大经济效益的同时，也给环境带来了严重的危害，解决农林废弃物的污染问题成为当务之急。笋壳、山核桃壳等农业废弃物的处理应遵循“资源化、生态化、无害化”的原则，力求从源头减少污染，最大限度地实现笋壳、山核桃壳废弃物的资源化和综合利用。因此利用笋壳和山核桃壳等农业废弃物为原料制备活性炭具有相当高的经济效益和环境效益。

飞灰中的主要成分SiO₂、CaO、Al₂O₃ 和Fe₂O₃等，在有炭参与的情况下，对汞起催化氧化作用。另外飞灰它特有的球形形状，所制得的材料同时具有微孔和大孔的孔结构特性，这样可以提高它的比表面积。笋壳、山核桃蒲壳等农业废弃物为炭原料制备因飞灰/活性炭吸附剂具备飞灰和活性炭两类吸附剂的表面特性及其吸附性质。如果能制备出成型的飞灰/活性炭吸附剂可以作为环境净化材料，除了用在烟气除汞吸附外，还能用在其他净化气体、净化污水处理当中，同时可以达到变废为宝的效果，具有潜在的应用前景。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种脱汞用飞灰/活性炭复合吸附剂的制备方法，该方法以笋壳和山核桃壳为活性炭源，以飞灰、沥青以及活化药剂等为助剂，在管式反应器中进行热解和活化，其步骤如下：

步骤1)将笋壳、飞灰、沥青、助剂按质量比40～80%、15～55%、5～10%、0～5%放入粉碎机内充分粉碎、混合。

步骤2)将混合后的材料采用压片的方法来做出圆柱状的吸附剂前躯体。

步骤3)将吸附剂前躯体放入马弗炉中，在200～250℃温度条件下热解2～4小时，冷却至常温。

步骤4)将热解之后的吸附剂在管式反应炉中，在550～700℃、纯氮气条件下炭化2～4小时，冷却至常温，即可得炭黑。

步骤5)将炭黑在管式反应炉中，在700～900℃、纯CO₂条件下活化1～4小时，冷却至常温，即可得复合吸附剂。

所述的步骤1)中的助剂为ZnCl₂粉末、KCl粉末或K₂S粉末。

本发明利用廉价的农业废弃物制备脱汞用吸附剂，该方法原料廉价易得，工艺简单，成本低，重复性好，有利于规模化工业生产。

附图说明

图1为实例1的活化之前复合吸附剂的单质汞吸附效率图，其反应条件：反应温度80度，空间速度24万h^-1。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明作具体描述。但以下实施例仅仅为了本发明的具体说明，并不作为对本发明的限定。

实施例1

将笋壳、飞灰、沥青、ZnCl₂粉末按质量百分比40%、55%、5%、0%放入粉碎机内充分粉碎、混合。将混合后的材料采用压片的方法做出圆柱状的吸附剂前躯体，放入马弗炉中，在200℃温度条件下热解2小时，冷却至常温。然后将热解之后的吸附剂放到管式反应炉中在650℃、纯氮气条件下炭化2小时，冷却至常温，即可得炭黑。接着在700℃、纯CO2条件下活化1小时，即可得飞灰/活性炭复合吸附剂。图1可见,没有活化之前炭黑的吸附效果很好,在开始吸附后1小时的脱汞率一直保持在60%以上。

实施例2

将笋壳、飞灰、沥青、KCl粉末按质量百分比40%、55%、5%、0%放入粉碎机内充分粉碎、混合。将混合后的材料采用压片的方法做出圆柱状的吸附剂前躯体，放入马弗炉中，在200℃温度条件下热解2小时，冷却至常温。然后将热解之后的吸附剂放到管式反应炉中在700℃、纯氮气条件下炭化2小时，冷却至常温，即可得炭黑。最后将炭化之后的吸附剂继续在管式反应炉中在900℃、高纯CO₂条件下活化1小时，冷却至常温，即可得到复合吸附剂。

实施例3

将笋壳、飞灰、沥青、ZnCl₂粉末按质量百分比40%、50%、10%、0%放入粉碎机内充分粉碎、混合。将混合后的材料采用压片的方法做出圆柱状的吸附剂前躯体，放入马弗炉中，在225℃温度条件下热解4小时，冷却至常温。然后将热解之后的吸附剂放到管式反应炉中在700℃、纯氮气条件下炭化4小时，冷却至常温，即可得炭黑。最后将炭化之后的吸附剂继续在管式反应炉中在700℃、纯CO₂条件下活化4小时，冷却至常温，即可得到复合吸附剂。

实施例4

将笋壳、飞灰、沥青、K₂S粉末按质量百分比40%、45%、10%、5%放入粉碎机内充分粉碎、混合。将混合后的材料采用压片的方法做出圆柱状的吸附剂前躯体，放入马弗炉中，在200℃温度条件下热解2小时，冷却至常温。然后将热解之后的吸附剂放到管式反应炉中在550℃、纯氮气条件下炭化2小时，冷却至常温，即可得炭黑。最后将炭化之后的吸附剂继续在管式反应炉中在900℃、纯CO₂条件下活化2小时，冷却至常温，即可得到复合吸附剂。

实施例5

将笋壳、飞灰、沥青、KCl粉末按质量百分比80%、15%、5%、0%放入粉碎机内充分粉碎、混合。将混合后的材料采用压片的方法做出圆柱状的吸附剂前躯体，放入马弗炉中，在240℃温度条件下热解4小时，冷却至常温。然后将热解之后的吸附剂放到管式反应炉中在700℃、纯氮气条件下炭化2小时，冷却至常温，即可得炭黑。最后将炭化之后的吸附剂继续在管式反应炉中在850℃、纯CO₂条件下活化1小时，冷却至常温，即可得到复合吸附剂。

实施例6

将笋壳、飞灰、沥青、K₂S粉末按质量百分比60%、30%、7.5%、2.5%放入粉碎机内充分粉碎、混合。将混合后的材料采用压片的方法做出圆柱状的吸附剂前躯体，放入马弗炉中，在250℃温度条件下热解3小时，冷却至常温。然后将热解之后的吸附剂放到管式反应炉中在650℃、纯氮气条件下炭化3小时，冷却至常温，即可得炭黑。最后将炭化之后的吸附剂继续在管式反应炉中在850℃、纯CO₂条件下活化2小时，冷却至常温，即可得到复合吸附剂。

Claims

1.脱汞用飞灰/活性炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1)将笋壳、飞灰、沥青、助剂按质量比40～80%、15～55%、5～10%、0～5%放入粉碎机内充分粉碎、混合；

步骤2)将混合后的材料采用压片的方法来做出圆柱状的吸附剂前躯体；

步骤3)将吸附剂前躯体放入马弗炉中，在200～250℃温度条件下热解2～4小时，冷却至常温；

步骤4)将热解之后的吸附剂放入管式反应炉中，在550～700℃、纯氮气条件下炭化2～4小时，冷却至常温，即可得炭黑；

2.根据权利要求1所述的脱汞用飞灰/活性炭复合吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤1)中所述的助剂为ZnCl₂粉末、KCl粉末或K₂S粉末。