CN103223330A - 一种脱汞专用改性活性炭的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种脱汞专用改性活性炭的制备方法，包括以下步骤：将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，再烘干备用；按质量体积比6g:15～10ml,取活性炭和质量百分比浓度为25～30%的双氧水在50～70℃下加热2～4h，之后超声20～40min；静置完成后，过滤，之后再干燥、洗涤、干燥，得到脱汞专用改性活性炭。该脱汞专用改性活性炭脱汞效率高，最高汞吸附量可达5.3mg/g，是未改性活性炭汞吸附量的1.5倍。
Description
技术领域
本发明属于炭质材料应用技术领域，主要涉及一种用于制备高效脱汞专用改性活性炭的方法。
背景技术
汞是一种通过大气进行传输的污染物，因此其污染已经遍布全球的每个角落，汞污染已经成为了继气候变化之后又一个全球性环境问题，汞污染防治需要并且已经引起越来越广泛的关注。造成汞环境污染的来源主要是天然释放和人为两方面。随着人类社会活动的日益复杂和频繁，人为来源已相当重要，燃煤和垃圾焚烧成为目前最主要的汞污染排放源。据统计，每年仅美国的烟道气中汞的排放高达158t/a，而中国也达到138t/a并以每年4.8%的速度增长。当前对汞的排放控制可分为燃烧前控制、燃烧中控制和尾部烟气控制。尾部烟气脱汞技术是目前研究最为广泛的脱汞方法，主要包括吸附脱汞法、装置脱汞法、等离子脱汞法和电催化氧化脱汞法。由于技术的成熟性和应用的可施行性，目前应用最为广泛的是装置脱汞法和吸附脱汞法。吸附脱汞法主要是利用飞灰、钙基吸附剂、活性炭等固体吸附的吸附性能，达到吸附脱除汞的目的，方法简单、易于操作，应用前景广泛。
活性炭作为一种优良的吸附剂，被广泛应用于环保、食品、医药、化工等众多领域。活性炭具有丰富的孔径结构和巨大的比表面积，并且可以对其孔径分布和表面官能团进行改性，同时可负载催化剂，实现物理吸附和化学转化的协同作用，有利于提高脱汞效率和汞吸附量，在烟气脱汞方面的应用前景良好。
目前，活性炭在脱汞方面的应用，对于汞的脱除效率还有待提高，并且大多集中于掺杂硫元素，工艺相对复杂，费用较高，使用成本也高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种脱汞专用改性活性炭的制备方法，可以得到一种具有工艺简单、易于制备、成本低、具有高脱汞效率的改性活性炭。
本发明采用以下技术方案：一种脱汞专用改性活性炭的制备方法，包括如下步骤：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，再烘干备用；按活性炭质量：双氧水体积之比为6g:15～10ml取活性炭和双氧水在50～70℃下加热2～4h，之后超声20～40min；静置完成后，过滤，之后再干燥、洗涤、干燥，得到脱汞专用改性活性炭。
进一步地，所述的双氧水为质量百分比浓度为25～30%。
进一步地，先热处理再超声处理，其中，超声频率为25～40Hz，超声功率为80～100KWH。
本发明的有益效果：
1.采用双氧水改性方法，通过热改性和超声改性改变了活性炭孔径结构和表面官能团，制备得到改性活性炭，具有很高的脱汞性能，汞吸附量可达5.3mg/g，为未改性活性炭的1.5倍。
2.本制备方法操作工艺简单、易于制备、成本低，具有很好推广潜力。
附图说明
图1为实施例9改性活性炭和对比例未改性活性炭的脱汞效率图；
图2为实施例9改性活性炭和对比例未改性活性炭的汞吸附量图；
图3为实施例9改性活性炭和对比例未改性活性炭的氮气吸附-脱附图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做更进一步地解释。本发明的试验材料以及实施例仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明的试验材料：以氯化汞为污染源，所用原料活性炭购买于南京木林森活性炭有限公司。
一种高效脱汞专用改性活性炭的制备方法，具体步骤如下：
将木质颗粒活性炭（椰壳活性炭），经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取一定量的活性炭，按照不同的体积与质量比（双氧水体积：活性炭质量）加入一定浓度的双氧水，在50-70℃下加热2-4h，之后超声20-40min，，超声频率为25～40Hz，超声功率为80～100KWH。静置24小时后，过滤，之后在105℃下干燥。干燥得到的样品用去离子水水洗至中性，在105℃下干燥4h，得到脱汞专用改性活性炭。该脱汞专用改性活性炭脱汞效率高，最高汞吸附量可达5.3mg/g，是未改性活性炭汞吸附量的1.5倍。
实施例1：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入10ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热2h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为17.46mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为83.9%，汞吸附量为4.88mg/g。
实施例2：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入10ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热4h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为17.46mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为82.2%，汞吸附量为4.96mg/g。
实施例3：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入15ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热2h，之后超声20min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为17.46mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为83.9%，汞吸附量为4.78mg/g。
实施例4：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入12ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热2h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为17.46mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为87.6%，汞吸附量为5.10mg/g。
实施例5：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入12ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热4h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为17.46mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为88.1%，汞吸附量为5.12mg/g。
实施例6：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入12ml浓度为25%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热4h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为13.72mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为85.4%，汞吸附量为3.91mg/g。
实施例7：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入12ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热4h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在10℃下，对浓度为17.46mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为89.6%，汞吸附量为5.21mg/g。
实施例8：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入14ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热2h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为17.46mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为87.9%，汞吸附量为5.11mg/g。
实施例9：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入14ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热2h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为13.72mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为89.0%，汞吸附量为4.07mg/g。
实施例10：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入14ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热4h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为17.46mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为91.1%，汞吸附量为5.30mg/g。
实施例11：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入14ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热4h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在25℃下，对浓度为13.72mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为95.1%，汞吸附量为4.35mg/g。
实施例12：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干备用。准确称取6.0g颗粒活性碳，加入14ml浓度为30%的双氧水，密闭状态下在70℃下加热4h，之后超声40min，静置24小时，过滤之后在105℃干燥。将干燥得到的样品，用去离子水洗涤数次至中性，105℃下干燥4h，制备得到脱汞专用改性活性炭。在10℃下，对浓度为13.72mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为91.8%，汞吸附量为4.20mg/g。
对比例
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，在105℃下烘干，准确称取6.0g颗粒活性炭，在25℃下，对浓度为17.46mg/L的HgCl2进行吸附实验，脱汞效率为58.4%，汞吸附量为3.4mg/g。
Claims (3)
1.一种脱汞专用改性活性炭的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，再烘干备用；按活性炭质量：双氧水体积之比为6g:15～10ml取活性炭和双氧水在50～70℃下加热2～4h，之后超声20～40min；静置完成后，过滤，之后再干燥、洗涤、干燥，得到脱汞专用改性活性炭。
2.如权利要求1所述的脱汞专用改性活性炭的制备方法，其特征在于，所述的双氧水为质量百分比浓度为25～30%。
3.如权利要求1所述的脱汞专用改性活性炭的制备方法，其特征在于，先热处理再超声处理，其中，超声频率为25～40Hz，超声功率为80～100KWH。
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