CN105344223B - 一种多污染物一体化脱除的多效复合液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明一种多污染物一体化脱除的多效复合液,包括如下质量百分比的组分,0.5~2%的FeCl3固体,0.5~2%的FeSO4·7H2O固体,2~6%的质量浓度为30%的H2O2溶液,1~6%的Ca(OH)2固体,其余为0.2~2mol/L的亚氯酸钠溶液。优选的,按质量百分比计,还包括0.5~3%的KMnO4固体。本发明利用碱性的复合液使得二噁英在脱除过程中进行脱氯反应,将苯环上的氯被羟基取代,同时配合复合液中的氧化反应,在氧化剂作用下打开苯环,开环后生成的小分子有机物及片段不稳定,大部分会氧化生成水和二氧化碳,实现对二噁英的脱除;通过氧化剂的协同配合一体化脱除SO2、NO、HCl、汞等污染物。

Description

一种多污染物一体化脱除的多效复合液及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及大气污染物的一体化脱除领域,具体为一种多污染物一体化脱除的多 效复合液及其制备方法。

背景技术

[0002] 我国的能源结构决定了以煤为主的能源消费结构,燃煤释放了大量污染物,如粉 尘、S〇2、S〇3、NOx、萊、氣化物、氯化物等。

[0003] 随着我国的城市化和经济的快速发展,城市生活垃圾成为我国突出存在的环境问 题,2004年中国超越美国成为最大的固废生产国。卫生填埋、堆肥、焚烧是三种主要的垃圾 处理方式。焚烧是一种更合理、有效的垃圾处理方式。但垃圾焚烧会对环境造成二次污染, 与燃煤烟气相比,垃圾焚烧废气中污染物的组成更为复杂,如含有S02、N0x、HC1、HF、PAH、V0C 以及剧毒重金属和二噁英(PCDD/PCDFs)等。

[0004] 剧毒污染物汞排放到大气中后,就会造成严重的危害。在微生物的作用下汞转变 生成一种毒性比汞更强的甲基汞,可以通过生物富集作用,通过食物链积累到达人体内,由 于汞对含硫化合物的高度亲和能力,它在进入生物体后,可以破坏酶和其它蛋白质的功能 并影响其重新合成,由此引起肝脏和肾脏损害甚至衰竭等各种严重后果。此外汞也是一种 神经毒素,可以累积在大脑组织中,导致人体运动失调、语言障碍等。此外,甲基汞通常以人 体的神经系统作为目标组织,甚至可以通过母体影响胎儿的神经系统,使出生婴儿有智能 发育障碍、运动机能受损、流涎等脑性小儿麻痹样症状。

[0005] 二噁英类污染物是一类具有强烈致癌、致畸、致突变(三致作用)的有毒物质,它的 毒性是氰化物的130倍、砒霜的900倍,有“世纪之毒”之称。即使在很微量的情况下,长期摄 取时便可引起癌症等顽症,国际癌症研宄中心已将它列为人类一级致癌物。

[0006] 目前,燃煤电厂和垃圾焚烧的烟气净化设施由除尘、除酸、除二噁英等多个独立系 统串联组成,存在着占地面积大、系统和工艺复杂、投资和运行成本高等缺点。并且在二噁 英净化时都采用的是活性炭吸附,然后对活性炭进行密封填埋处理,成本高,操作较难;同 时也无法对以上所述的各种物质进行一体化脱除。

发明内容

[0007] 针对现有技术中存在的问题,本发明提供一种高效、低成本的可一体化脱除so2、 NO、二恶英、汞等污染物的复合液。

[0008] 本发明是通过以下技术方案来实现:

[0009] 本发明一种多污染物一体化脱除的多效复合液,包括如下质量百分比的组分,0.5 〜2%的FeCh固体,〇•5〜2%的FeS04 • 7H2〇固体,2〜6%的质量浓度为30%的H2〇2溶液,1〜 6%的Ca (0H) 2固体,其余为0.2〜2mol/L的亚氯酸钠溶液。

[0010] 优选的,按质量百分比计,还包括〇. 5〜3%的KMn〇4固体。

[0011] 进一步,包括如下质量百分比的组分,:L%的FeCls固体,以的&观• 7H2〇固体, 4%的质量浓度为30%的HS〇2溶液,1%的KMn〇4固体,3%的Ca(OH)2固体,其余为lmol/L的亚 氯酸钠溶液。

[0012]本发明一种多污染物一体化脱除的多效复合液的制备方法,包括如下步骤,以所 需制备的复合液的质量百分比计,分别取〇• 5〜2%的FeCl3固体,〇• 5〜2%的FeS04 • 7H2〇固 体和2〜6%的质量浓度为3〇%的出〇2溶液,全部加入到〇_2〜2111〇1几的亚氯酸钠溶液中,加 热到40〜70 °C,并保持恒温搅拌0 • 5〜2小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为1〜6 %的Ca (OH) 2固体,调节pH值至7〜10之间。

[0013]本发明一种多污染物一体化脱除的多效复合液的制备方法,包括如下步骤,以所 需制备的复合液的质量百分比计,分别取〇•5〜2%的FeCh固体,0.5〜3 %的KMn〇4固体,0.5 〜2 %的FeS〇4 • 7出0固体和2〜6%的质量浓度为30 %的H2〇2溶液,全部加入到〇. 2〜2mol/L 的亚氯酸钠溶液中,加热到40〜70X:,并保持恒温搅拌0• 5〜2小时;在搅拌的同时,加入质 量百分比为1〜6%的Ca(0H)2固体,调节pH值至7〜10之间。与现有技术相比,本发明具有以 下有益的技术效果:

[00M]本发明利用碱性的复合液使得二噁英在脱除过程中进行脱氯反应,将苯环上的氯 被羟基取代,同时配合复合液中的氧化反应,在氧化剂作用下打开苯环,开环后生成的小分 子有机物及片段不稳定,大部分会氧化生成水和二氧化碳,实现对二噁英的脱除;并且在碱 性环境下,烟气中的S〇2可与C102_、H2〇2发生反应,氧化生成S032—,S〇42_,硫酸根、亚硫酸根与 浆液中的Ca2+反应生成CaS〇3和CaS04沉淀;N0通过复合液中的强氧化性物质来氧化脱除,单 质汞的脱除通过多种氧化剂的配合,将单质汞氧化为易溶于水的Hg2+,可以直接被溶液吸 收;其中的H2〇2在分解过程中产生0H自由基中间体,0H自由基氧化性极强,可以在短时间内 将液相中的Hg^氧化成Hg2+,最终生成HgO;通过氧化剂之间的协同作用,保证NO的氧化脱除 率在85 %以上,S02氧化脱除率可达98%以上,HC1脱除率可达90%以上,单质汞脱除率可达 96%以上,二恶英脱除率可达90%以上。本发明制备简单,原料易得,价格便宜,应用价值 高;通过多污染物同时脱除使其配套的设备占地面积小、操作维护简单、污染控制装置一体 化高度集成等优势。得到的高效、低成本的可一体化脱除802、^)、11(:1、二恶英、汞等污染物 的复合液,对我国经济尚不发达的实情非常有利。

[0015] 进一步的,通过加入的KMn04,使其与另外两种氧化剂实现协同氧化作用的同时, 提高了氧化效果和反应速率以及脱除效果。

具体实施方式

[0016]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明,所述是对本发明的解释而 不是限定。

[0017] 本发明多效复合液脱除二噁英的机理主要是二噁英脱除过程中同时存在脱氯反 应(反应式1〜4)和氧化反应(反应式5),苯环上的氯被轻基取代后,与氧化剂反应并打开苯 环。开环后生成的小分子有机物及片段不稳定,大部分会氧化生成水和二氧化碳。

[0018] C12H4O2CU+0H—4C12H4O2 (oh) ci3+cr (1)

[0019] Ci2H4〇2Cl3+〇H^Ci2H4〇2 (OH) Cb+CF ⑵

[0020] C12H4O2CI2+OH—4C12H4O2 (OH) Cl+cr (3)

[0021] Ci2H4〇2Cl+Oir^Ci2H4〇2 (OH) +CV ⑷

[0022] C12H4O2 (OH) +M—CO2+H2O ⑸

[0023] M为脱除反应中的氧化剂(主要为CIO2和CIO2一)

[0024] 在碱性环境下,烟气中的S02可与KMn〇4、C102、H202发生反应,氧化生成S032' S〇42_, 硫酸根、亚硫酸根与浆液中的Ca2+反应生成CaS〇3和CaS04沉淀,具体见反应式6〜11。

[0025] S02 (g) +H2〇—2H++S032— (6)

[0026] 2S〇2+Cl〇2'+2H20^2H2S〇4+Cr (7)

[0027] S〇2+2Mn〇4_+2H2〇—S〇42—+4H++2Mn〇42_ (8)

[0028] SO32—+Ca2+—CaS〇3 (9)

[0029] S〇42_+Ca2+—CaS〇4 (10)

[0030] CaS〇3+l/2〇2^CaS〇4 (11)

[0031] NO主要靠复合液中的强氧化性物质来氧化脱除,本专利提供的复合液氧化性较 强,含有C102_、KMn04、H2〇2三种氧化剂,这样保证了 N0的氧化脱除效率在85 %以上。

[0032] 烟气中的N0会与Cl〇2—发生反应的机理是N0被氧化为亚硝酸根和硝酸根,见反应式 12 〜14。

[0033] 4N0+C102'+40H'^4N02'+Cr+2H20 (12)

[0034] 2N0+C102_+20H_—2N02_+C10—+H2O (13)

[0035] 2N〇2>Cl〇2^2N〇3'+Cr (14)

[0036] 碱性溶液中的KMn04和H2〇2也可以作为氧化剂,将NO氧化为NO2—和MV的混合物。 H2〇2在Fe2+催化作用下分解产生反应溶液中起氧化作用的物质主要是羟基自由基(• 0H), 将N0氧化而成的MV和N03—,具体反应方程式见15〜18。

[0037] N0+KMn04+20H_^Mn042'+N02'+H20 (15)

[0038] MnCk—+NO—Mn〇2+N03_ (16)

[0039] Fe2+surf+H2〇2^Fe3+Surf+ * 0H+0H' (17)

[0040] Fe3+surf+H2〇2—Fe2surf+ • 00H+H+ (18)

[0041] 单质汞的脱除主要靠C10:T、KMn〇4、H2〇2三种氧化剂,将单质汞氧化为易溶于水的 Hg2+,可以直接被溶液吸收。H2O2在分解过程中产生• 〇H自由基中间体,• 0H自由基氧化性 极强,可以在短时间内将液相中的HgG氧化成Hg2+,最终生成HgO。具体反应式见19〜22:

[0042] 2Hg0+C102—+2H2〇—2Hg2++40IT+Cr (19)

[0043] Hg°+ • 〇H^ • HgOH (20)

[0044] • Hg0H+ • OH—Hg (OH) 2 (21)

[0045] Hg (OH) 2^Hg0+H20 (22)

[0046] 具体的多效复合液及其配制方法如下所述。

[0047] 实例 1

[0048] 以所需制备的复合液的质量百分比计,分别取1%的FeCh固体,1%的FeS〇4 • 7H2〇 固体和4%的质量浓度为30 %的HzO2溶液,全部加入到lmol/L的亚氯酸钠溶液中,加热到60 。(:,并保持恒温搅拌1小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为3%的Ca (0H) 2固体,调节pH值 至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

[0049] 实例2

[0050] 以所需制备的复合液的质量百分比计,分别取〇 • 8 %的FeCl3固体,〇 • 5%的FeSCk • 7IfcO固体,1 %的KMn〇4固体,和3 %的质量浓度为30 %的H2O2溶液,全部加入到〇. 5mol/L的亚 氯酸钠溶液中,加热到50°C,并保持恒温搅拌1小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为2% 的Ca (0H) 2固体,调节pH值至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

[0051]实例3

[0052]以所需制备的复合液的质量百分比计,分别取0.5%的FeCl3固体,〇.5%的FeSOc 7H20固体,0 • 5%的KMn〇4固体,和2%的质量浓度为30%的H202溶液,全部加入到〇. 2mo 1/L的 亚氯酸钠溶液中,加热到40°C,并保持恒温搅拌0 •5小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为 1 %的Ca (0H) 2固体,调节pH值至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

[0053]实例4

[0054]以所需制备的复合液的质量百分比计,分别取1.5%的FeCl3固体,1.5%的FeS〇4 • 7H2〇固体,2 %的KMn〇4固体,和5 %的质量浓度为30 %的H2〇2溶液,全部加入到1 • 5mol/L的亚 氯酸钠溶液中,加热到6〇°C,并保持恒温搅拌1 • 5小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为 5%的Ca(0H)2固体,调节pH值至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

[0055]实例5

[0056]以所需制备的复合液的质量百分比计,分别取2%的FeCl3固体,2%的FeS〇4 • 7H20 固体,3 %的KMn〇4固体,和6 %的质量浓度为30 %的H2〇2溶液,全部加入到2mo 1/L的亚氯酸钠 溶液中,加热到70°C,并保持恒温搅拌2小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为6 %的Ca (0H) 2固体,调节pH值至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

[0057]实例 6

[0058]以所需制备的复合液的质量百分比计,分别取1%的FeCls固体,1%的FeS〇4 • 7H2〇 固体,1 %的KMn〇4固体,和4%的质量浓度为30 %的Ifc02溶液,全部加入到lm〇l/L的亚氯酸钠 溶液中,加热到5(TC,并保持恒温搅拌1小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为3%的Ca (0H) 2固体,调节pH值至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

[0059]实例7

[0060]以所需制备的复合液的质量百分比计,分别取〇• 8%的FeCl3固体,〇.5%的FeS〇4 • 7出0固体和3%的质量浓度为3〇%的H2〇2溶液,全部加入到0.5mol/L的亚氯酸钠溶液中,力口 热到5〇 °C,并保持恒温搅拌1小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为2 %的Ca (0H) 2固体,调 节pH值至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

[0061]实例 8

[0062]以所需制备的复合液的质量百分比计,分别取0• 5%的FeCl3固体,〇. 5%的FeS〇4 • 7HS0固体和2%的质量浓度为30%的H2〇2溶液,全部加入到0.2m〇l/L的亚氯酸钠溶液中,力口 热到40°C,并保持恒温搅拌0.5小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为1 %的Ca (0H) 2固体, 调节pH值至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

[0063]实例9

[0064]以所需制备的复合液的质量百分比计,分别取1.5%的FeCl3固体,1.5%的FeS04* 7H20固体和5 %的质量浓度为30 %的H2〇2溶液,全部加入到1 • 5mol/L的亚氯酸钠溶液中,力口 热到60°C,并保持恒温搅拌1 • 5小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为5%的Ca (0H) 2固体, 调节pH值至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

[0065]实例 10

[0066]以所需制备的复合液的质量百分比计,分力U取2%的FeCh固体,2%的FeS〇4 • 7H2〇 固体和的质量浓度为30%的H2O2溶液,全部加入到2mol/L的亚氯酸钠溶液中,加热到7〇 °C,并保持恒温搅拌2小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为6%的Ca (0H)2固体,调节pH值 至7〜10之间;得到多污染物一体化脱除的多效复合液。

Claims (5)

1. 一种多污染物一体化脱除的多效复合液,其特征在于,包括如下质量百分比的组分, 0.5〜2%的FeCh固体,0.5〜2%的FeS〇4 • 7H2〇固体,2〜6%的质量浓度为30%的H2O2溶液, 1〜6%的Ca (0H) 2固体,其余为0.2〜2mol/L的亚氯酸钠溶液。
2.根据权利要求1所述的一种多污染物一体化脱除的多效复合液,其特征在于,按质量 百分比计,还包括0.5〜3 %的KMn〇4固体。
3.根据权利要求2所述的一种多污染物一体化脱除的多效复合液,其特征在于,包括如 下质量百分比的组分,1 %的FeCh固体,1 %的FeS(k • 7H2〇固体,4 %的质量浓度为30 %的 H2O2溶液,1 %的KMn04固体,3%的Ca (0H) 2固体,其余为lmol/L的亚氯酸钠溶液。
4. 一种多污染物一体化脱除的多效复合液的制备方法,其特征在于,包括如下步骤,以 所需制备的复合液的质量百分比计,分别取0.5〜2%的FeCl3固体,〇.5〜2%的FeSCk • 7H20 固体和2〜6%的质量浓度为3〇%的出〇2溶液,全部加入到〇 • 2〜2mol/L的亚氯酸钠溶液中, 加热到40〜70°C,并保持恒温搅拌0_5〜2小时;在搅拌的同时,加入质量百分比为丨〜6%的 Ca (0H) 2固体,调节pH值至7〜10之间。
5. —种多污染物一体化脱除的多效复合液的制备方法,其特征在于,包括如下步骤,以 所需制备的复合液的质量百分比计,分别取0 • 5〜2 %的FeCl 3固体,0.5〜3 %的KMnCk固体, 0_5〜2%的FeSCU • 7H2〇固体和2〜6%的质量浓度为3〇%的出〇2溶液,全部加入到〇.2〜 2m〇l/L的亚氯酸钠溶液中,加热到40〜70°C,并保持恒温搅拌〇.5〜2小时;在搅拌的同时, 加入质量百分比为1〜6%的Ca (0H)2固体,调节PH值至7〜10之间。
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