CN106179226A - 一种NOx吸附剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种NOx吸附剂及其制备方法，该吸附剂由下述重量配比的原料制成：煅烧后的稀土分离废水处理中和渣40～50、天然沸石15～25、钠基膨润土10～20、活性炭20～25；其制备方法包括：将稀土分离废水处理中和渣置于800～1200℃煅烧2～4小时，然后将天然沸石、钠基膨润土、活性炭和煅烧后的稀土分离废水处理中和渣分别粉碎成粒度为100～400目的细粉，并将这四种细粉混合在一起进行陈化，再对陈化后的混合粉挤压成型并烘干至恒质量，即制得成品的NOx吸附剂。本发明不仅对NOx具有很高的处理效率、无二次污染、运行成本低、使用方便，而且对其他酸性污染物也具有较好的净化效率，还实现了稀土分离废水处理中和渣的资源化利用。

Description

一种NOx吸附剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及稀土分离废水处理中和渣资源化利用技术领域，尤其涉及一种以煅烧后的稀土分离废水处理中和渣为主要成分的NOx吸附剂及其制备方法。
背景技术
氮氧化物(NOx)主要包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等，它们是造成大气污染的主要污染源之一。人类活动产生的NOx主要来自于矿物燃料的高温燃烧和化工生产，例如：火电厂的燃煤烟气具有NOx排放量大、连续排放的特征，而化工生产中的硝酸生产、硝化过程、炸药生产、金属表面硝酸处理等工艺中，NOx会伴随硝酸雾等物质的排放而排出，具有间歇性排放特征。
目前，对于工业炉窑等排放量大、连续排放的NOx主要采用成本较高的选择性催化还原的方法来治理，而对于间歇性排放的NOx主要采用投资小、运行稳定、维护运行成本较低的干法吸附工艺来治理。现有的干法吸附工艺主要是采用单纯的活性炭进行物理吸附，虽然对NOx具有较好的吸附净化效率，但存在酸气缓慢排放的问题，而且对其他酸性污染物的净化效率很低。
稀土分离废水处理中和渣是指采用石灰对稀土草酸废水进行中和处理而产生的稀土草酸废水石灰中和渣；其中的稀土草酸废水是指利用草酸沉淀法对稀土进行分离处理所产生的高浓度酸性废水。
稀土分离废水处理中和渣属于一般I类工业固体废物，其主要化学成分有草酸钙、草酸稀土、氢氧化稀土、氢氧化钙、氢氧化铁、氢氧化铝等。在现有技术中，稀土分离废水处理中和渣还没有比较好的资源化利用方法。
发明内容
为了解决现有技术中干法吸附工艺对其他酸性污染物的净化效率低，以及稀土分离废水处理中和渣没有较好的资源化利用方案的技术问题，本发明提供了一种NOx吸附剂及其制备方法。该NOx吸附剂不仅对NOx具有很高的处理效率、无二次污染、运行成本低、使用方便，而且对其他酸性污染物也具有较好的净化效率，还实现了稀土分离废水处理中和渣的资源化利用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种NOx吸附剂，由下述重量配比的原料制成：
优选地，包括：将稀土分离废水处理中和渣置于800～1200℃中煅烧2～4小时，然后将天然沸石、钠基膨润土、活性炭和煅烧后的稀土分离废水处理中和渣分别粉碎成粒度为100～400目的细粉，并将这四种细粉混合在一起进行陈化，陈化时间为0.5～2小时；再对陈化后的混合粉进行挤压成型，并烘干至恒质量，即制得成品的NOx吸附剂。
优选地，所述的对陈化后的混合粉进行挤压成型包括：将陈化后的混合粉挤压成直径为2～2.5毫米的细条，再将这些细条打碎成3～4毫米的小段进行再次挤压，反复挤压至少3次后，得到最终挤压成型的细条。
优选地，所述的烘干至恒质量包括：所述最终挤压成型的细条先在自然条件下进行风干，再采用远红外烘干箱烘干至恒质量。
由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所提供的NOx吸附剂由按照特定比例混合的天然沸石、钠基膨润土、活性炭和煅烧后的稀土分离废水处理中和渣经过粉碎、陈化、挤压成型、烘干制备而成，从而使该NOx吸附剂具有物理吸附和化学吸附的双重功效。煅烧后的稀土分离废水处理中和渣中会含有稀土金属氧化物和碱性物质，这些稀土金属氧化物的催化氧化作用会加速NO向NO2转化，并促使NO2以及其他酸性污染物被该NOx吸附剂中的碱性物质吸收，从而能够有效提高对NOx以及化工生产中的其他酸性污染物的吸附效率，这不仅实现了稀土分离废水处理中和渣的资源化利用，而且使本发明所提供的NOx吸附剂对NOx具有很高的处理效率、无二次污染、运行成本低、使用方便，同时对化工生产中的其他酸性污染物也具有较好的净化效率。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
下面对本发明所提供的NOx吸附剂及其制备方法进行详细描述。
一种NOx吸附剂，由下述重量配比的原料制成：
其中，该NOx吸附剂的各组分具有以下作用：
(1)煅烧后的稀土分离废水处理中和渣：煅烧前的稀土分离废水处理中和渣的主要成分有草酸钙、草酸稀土、氢氧化稀土、氢氧化钙、氢氧化铁、氢氧化铝等，这些成分在煅烧过程中会发生一系列化学反应，从而煅烧后的稀土分离废水处理中和渣中会含有Y2O3、La2O3、CeO2、Pr6O11、Nd2O3等稀土金属氧化物以及Ca(OH)2、Al2O3、MgO、Fe2O3等碱性物质；这些稀土金属氧化物的催化氧化作用会加速NO向NO2转化，并促使NO2以及其他酸性污染物被该NOx吸附剂中的Ca(OH)2等碱性物质吸收，从而使该NOx吸附剂不仅有效提高了对NOx的吸附效率，而且对化工生产中的其他酸性污染物也具有较好的净化效率。
(2)天然沸石：天然沸石具有硅氧四面体和铝氧四面体形成的骨架结构，在空间上会形成丰富的晶穴和孔道，有很强的物理吸附能力，并能为化学吸附反应提供载体，从而可以大幅增强本发明所提供的NOx吸附剂的吸附强度。
(3)钠基膨润土：钠基膨润土本身具有多孔结构，能够发挥良好的物理吸附性能。同时，钠基膨润土中的Na2O遇水会生成NaOH，与单纯的Ca(OH)2相比，这增大了酸性气体的反应速率，进一步改善了NOx的吸附效果；此外，钠基膨润土能够显著提高该NOx吸附剂的机械强度，延长该NOx吸附剂的使用寿命。
(4)活性炭：活性炭粉末不仅可以通过物理吸附强化吸附反应速度，而且可以与煅烧后的稀土分离废水处理中和渣中所含有的碱性金属氧化物复合强化催化，促进NO向NO2的转化，增大吸附反应速率。
具体地，该NOx吸附剂的制备方法可以包括：按照该NOx吸附剂的上述原料配比，将稀土分离废水处理中和渣置于800～1200℃中煅烧2～4小时，然后将天然沸石、钠基膨润土、活性炭和煅烧后的稀土分离废水处理中和渣分别粉碎成粒度为100～400目的细粉，并将这四种细粉混合在一起进行陈化，陈化时间为0.5～2小时；再对陈化后的混合粉进行挤压成型，并烘干至恒质量，即制得成品的NOx吸附剂；该成品的NOx吸附剂冷却后即可进行密封包装。其中，所述对陈化后的混合粉进行挤压成型并烘干至恒质量可以包括：将陈化后的混合粉挤压成直径为2～2.5毫米的细条，再将这些细条打碎成3～4毫米的小段进行再次挤压，反复挤压至少3次后，得到最终挤压成型的细条，所述最终挤压成型的细条先在自然条件下进行风干，再采用远红外烘干箱烘干至恒质量(远红外烘干箱的烘干温度应控制在该NOx吸附剂的燃点以下，否则该NOx吸附剂中的活性炭易燃)。陈化后的混合粉经过多次挤压可使成型的吸附剂具有更高的机械强度，延长吸附剂的使用寿命，降低吸附剂的更换频率。在实际应用中，挤压成型的形状和大小可以根据实际需要来确定，例如：可以是条状，也可以是球状，但优选为圆柱体结构。
进一步地，该NOx吸附剂的使用方法如下：将该NOx吸附剂填装到现有技术的吸附装置中，并在该吸附装置前加设除雾装置进行吸附，以除去烟气中携带的液滴，否则该NOx吸附剂的吸附强度可能降低。该NOx吸附剂在饱和吸附后会失效，需要更换新的NOx吸附剂，根据使用情况的不同，该NOx吸附剂的更换周期一般为0.5～2年，运行费用较低。饱和吸附后的该NOx吸附剂属于一般工业固体废物，经雨水淋洗和气体挥发性实验证明无二次污染，可以作为一般工业垃圾进行处置。在相同实验条件下，该NOx吸附剂对NOx的去除效果远好于活性炭。
综上可见，与现有技术中各种治理NOx的吸附剂相比，本发明所提供的NOx吸附剂不仅实现了稀土分离废水处理中和渣的资源化利用，而且对NOx具有很高的处理效率、无二次污染、一次投资及运行费用省、运行管理方便、吸附剂更换周期长，同时对化工生产中的其他酸性污染物也具有较好的净化效率。
为了更加清晰地展现出本发明所提供的技术方案及所产生的技术效果，下面以具体实施例对本发明实施例所提供的NOx吸附剂及其制备方法进行详细描述。
实施例1
一种NOx吸附剂，采用以下方法制备而成：将稀土分离废水处理中和渣置于800～1100℃中煅烧2小时，然后将17重量份的天然沸石、14重量份的钠基膨润土、22重量份的活性炭和47重量份煅烧后的稀土分离废水处理中和渣分别粉碎成粒度为100～400目的细粉，并将这四种细粉混合在一起进行陈化，陈化时间为0.5～2小时；采用现有挤条机将陈化后的混合粉挤压成直径为2毫米的细条，再将这些细条打碎成3毫米的小段进行再次挤压，反复挤压至少3次后，得到最终挤压成型的细条，所述最终挤压成型的细条先在自然条件下进行风干，再采用远红外烘干箱烘干至恒质量，从而即制得成品的NOx吸附剂。
具体地，对本发明实施例1中的煅烧后的稀土分离废水处理中和渣进行成分分析可知：稀土氧化物总质量占煅烧后的稀土分离废水处理中和渣总质量的4.5％，并且该稀土氧化物的具体构成可以如表1所示：
表1：
稀土氧化物 Y2O3 La2O3 CeO2 Pr6O11 Nd2O3 Sm2O3
含量％ 23.9 28 2.1 6.5 21.5 5.0
稀土氧化物 Eu2O3 Gd2O3 Tb4O7 Dy2O3 Ho2O3 Er2O3
含量％ 0.8 5.0 0.65 3.5 1.5 1.5
进一步地，在实验室模拟不同浓度的NOx排放，采用气瓶发生纯NO气体，与空气混合制备不同浓度的NOx，实验气量为2L/min，采用本发明实施例1所制得的NOx吸附剂填装到吸附实验装置中对不同浓度的NOx进行吸附净化；经检测：当入口浓度在100～1000mg/m3范围内波动时，本发明实施例1所制得的NOx吸附剂的去除效率为96.6％～98.4％，这远好于现有吸附剂。
综上可见，本发明实施例不仅对NOx具有很高的处理效率、无二次污染、运行成本低、使用方便，而且对其他酸性污染物也具有较好的净化效率，还实现了稀土分离废水处理中和渣的资源化利用。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种NOx吸附剂，其特征在于，由下述重量配比的原料制成：
2.权利要求1所述的NOx吸附剂的制备方法，其特征在于，包括：将稀土分离废水处理中和渣置于800～1200℃中煅烧2～4小时，然后将天然沸石、钠基膨润土、活性炭和煅烧后的稀土分离废水处理中和渣分别粉碎成粒度为100～400目的细粉，并将这四种细粉混合在一起进行陈化，陈化时间为0.5～2小时；再对陈化后的混合粉进行挤压成型，并烘干至恒质量，即制得成品的NOx吸附剂。
3.根据权利要求2所述的NOx吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的对陈化后的混合粉进行挤压成型包括：将陈化后的混合粉挤压成直径为2～2.5毫米的细条，再将这些细条打碎成3～4毫米的小段进行再次挤压，反复挤压至少3次后，得到最终挤压成型的细条。
4.根据权利要求3所述的NOx吸附剂的制备方法，其特征在于，所述的烘干至恒质量包括：所述最终挤压成型的细条先在自然条件下进行风干，再采用远红外烘干箱烘干至恒质量。
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