CN106984281A - 一种耐酸碱吸汞材料 - Google Patents

Abstract

一种耐酸碱吸汞材料，涉及汞的吸附。该耐酸碱吸汞材料主要是利用膨润土或硅藻土、生物质材料和硫铁矿作为原料经酸改、干混、湿混、成型和筛分等过程配制成，该耐酸碱吸汞材料的原料易获取，制备过程安全可靠。耐酸碱吸汞材料适用于酸度范围为40%以下含汞硫酸或35%以下含汞盐酸或38%以下硫酸与盐酸的含汞混合酸，其适用范围大，吸附效率高。

Description

一种耐酸碱吸汞材料

技术领域

本发明涉及汞的吸附，特别涉及一种耐酸碱吸汞材料。

背景技术

汞及其衍生物有机汞，因具有持久性、易迁移性、高度的生物富集性和高生物毒性等特性，作为一种重要的有毒环境污染物，可在大气、水体和食物链中持久存在，并可远距离迁移。

聚氯乙烯生产中采用乙炔气相法生产氯乙烯，即以活性炭为载体，吸附氯化汞为催化剂，使乙炔和过量氯化氢在装有触媒的转化器中进行气相加成反应，反应温度在160～180℃，因此，合成的粗氯乙烯中含有过量的氯化氢和升华的氯化汞。国内氯碱企业大多利用活性炭吸附的办法脱除氯化汞，粗氯乙烯气体通过除汞器除去大部分的汞，经过泡沫塔、水洗塔等脱酸系统，产生含汞盐酸。目前含汞盐酸、含汞碱液的处理技术主要有：硫氢化钠法、活性炭吸附法、电解法、离子交换法、专用汞吸附材料吸附法等。硫氢化钠处理氯化汞技术：是利用硫化汞离子积小的特点，通过沉淀法处理电石法PVC工艺废酸、废碱和废水中Hg2+，废液汞难以达标。活性炭吸附法：活性炭法能有效地吸附废水中的汞，我国有些工厂已采用此法处理含汞废水，但该方法只适用于处理低浓度的含汞废水。废水含汞浓度高时，可先进行一级处理，降低废水中汞浓度后再用活性炭吸附。将含汞量1～2mg/L以下的废水通过活性炭滤塔，排出水含汞量可下降至0.01～0.05mg/L。但该技术消耗大量的活性炭，而吸汞后活性炭再生次数有限，会产生二次污染。

电解法：利用金属的电化学性质，在直流电作用下，汞化合物在阳极离解成汞离子，在阴极还原成金属汞，而除去废水中的汞。该方法去除汞不彻底，出水汞不达标，还需要采用别的方法进一步处理。

离子交换法：大孔巯基离子交换剂对含汞废水处理有很好的效果。树脂上的巯基对汞离子有很强的吸附能力吸附在树脂上的汞，可用浓盐酸洗脱，定量回收。鉴于目前树脂脱汞后盐酸含汞6mg/L左右，还需要其他组合工艺继续脱汞，随着涉汞行业汞排放标准的加严，该技术正失去应用优势。

专用汞吸附剂脱汞技术：该技术采用专用汞吸附剂，使溶液中的汞被亲汞官能团固定在专用吸汞材料内，脱汞效果明显，饱和量大，但该类专用汞吸附剂大多受溶液PH值的影响较大，一般适用范围PH在5～13，超过该范围使用效果极差。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种耐酸碱吸汞材料，大大提高了吸附效率。

本发明所采用的技术方案是：一种耐酸碱吸汞材料，其技术要点是，所述耐酸碱吸汞材料的原料成分按质量百分比为改性土10～20％，改性生物质15～20％，其余为硫铁矿；另外再加入上述物料总重量5～8％的粘结剂，所述的改性土为改性土膨润土或改性硅藻土。

上述技术方案中,所述的改性土按以下方法制备：

将质量浓度10～15％的无机酸加入到膨润土或硅藻土中，搅拌8～12小时，然后陈化12～18小时；所述的无机酸为硫酸和/或盐酸；

将陈化后的物料进行干燥，至水分重量百分比不高于3％，获得改性土,所述的改性土为改性膨润土或改性硅藻土。

上述技术方案中,改性生物质按以下方法制备：

将质量浓度为10～30％的无机酸加入到生物质中；搅拌6～12小时，然后陈化12～18小时，获得改性生物质，所述的无机酸为硫酸和/或盐酸。

上述技术方案中,所述的粘结剂为聚乙烯醇,所述的聚乙烯醇的聚合度为75％，醇解度为99％。

上述技术方案中,所述的生物质为锯末、稻壳或秸秆。

本发明的有益效果是：该耐酸碱吸汞材料主要是利用膨润土或硅藻土、生物质材料和硫铁矿作为原料经酸改、干混、湿混、成型和筛分等过程配制成，该耐酸碱吸汞材料的原料易获取，制备过程安全可靠。耐酸碱吸汞材料适用于酸度范围为40％以下含汞硫酸或35％以下含汞盐酸或38％以下硫酸与盐酸的含汞混合酸以及碱度不大于20％含汞废碱溶液，其适用范围大，吸附效率高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例中制备耐酸碱吸汞材料的方法及应用的工艺流程图。

具体实施方式

本实施例中采用的生物质材料包括玉米秸秆，小麦秸秆，锯末和稻壳。

本实施例中采用含铁60～65％的硫铁矿。

本实施例中采用热脱附方法对耐酸碱吸汞材料进行再生，再生温度为500～550℃，再生时间为45～60min，再生次数不小于5次。

本实施例中的膨润土或硅藻土为市购，筛出粒度大于100目以上的部分去除。

实施例1：

本实施例中的耐酸碱吸汞材料的原料成分按质量百分比为改性膨润土或硅藻土10％，改性生物质20％，硫铁矿70％，另外加入上述物料总重量5％的粘结剂。

本实施例采用的制备耐酸碱吸汞材料的方法，其流程如图1所示，包括以下步骤：

1)制备改性玉米秸秆：首先将玉米秸秆粉碎并过100目筛，称取一定量的筛下玉米秸秆粉末浸没在10％盐酸溶液的酸浸槽内,边加入边搅拌，搅拌6h时间后，进行陈化，陈化12小时后，进行过滤；获得经过酸改性的生物质材料待用。

2)制备改性膨润土：将膨润土浸没在10％硫酸的酸浸槽内，搅拌8h时间后，进行陈化，陈化12小时后，进行过滤；获得改性膨润土，干燥后待用。

3)制备聚乙烯醇溶液：将聚合度为75％，醇解度为99％的聚乙烯醇1kg分4次加入，每次250g,初始温度45℃，其加入方式为边搅拌边加入,最后加热温度不高于95℃，配制聚乙烯醇溶液浓度为10％。

4)干混过程为:把干燥后的改性膨润土、干燥后的改性玉米秸秆粉末、含铁质量百分比60～65％硫铁矿按一定比例干混，其干混质量比为：改性膨润土10％，改性的玉米秸秆粉20％、含铁60％的硫铁矿70％。

5)湿混过程为；干混均匀后加入一定比例聚乙烯醇溶液进行湿混，聚乙烯醇占干混料质量比为5％。

6)成型干燥；通过挤压机进行成型，在成型过程中均匀变成一定长度的条状材料或球形,把成型材料放入烘箱干燥,干燥水分0.6％,经干燥的耐酸碱吸汞材料通过筛分，筛上物为成品，筛下物返回干混工序。

含汞废酸液取自某化工企业，含汞酸液为硫酸与盐酸的混合酸，其酸浓度为34％，该含汞废酸液经梯级硫化脱汞后含汞1～1.5mg/l,经所制作耐酸碱吸汞材料处理结果如表1所示。

表1为实施例1中采用吸附材料进行处理的结果一览表

耐酸碱吸汞材料经吸附饱和后，用热脱附方法再生，其再生温度为500℃，再生时间为45min,其再生效率不低于99％。再生次数6次。

实施例2：

本实施例中的耐酸碱吸汞材料的原料成分按质量百分比为改性膨润土或硅藻土15％，改性生物质18％，硫铁矿为67％，另外加入上述物料总重量6％的粘结剂。

本实施例采用的制备耐酸碱吸汞材料的方法，步骤如下：

1)制备改性小麦秸秆：首先将小麦秸秆粉碎过120目筛，称取一定量的筛下小麦秸秆粉末放入20％盐酸溶液酸浸槽内,边加入边搅拌，搅拌8h时间后，进行陈化，陈化14小时后，进行过滤；获得经过酸改的改性生物质材料待用。

2)制备改性硅藻土：将硅藻土加入到12％硫酸酸浸槽内，搅拌10h时间后，进行陈化，陈化16小时后，进行过滤；获得经过酸改性的改性硅藻土，干燥后待用。

3)制备聚乙烯醇溶液：将聚合度为75％，醇解度为99％的聚乙烯醇2kg分4次加入，每次500g,初始温度48℃，其加入方式为边搅拌边加入，最后加热温度不高于95℃，配制聚乙烯醇溶液浓度为12％。

4)干混过程：把改性干燥后的硅藻土、改性的小麦秸秆粉末、含铁62％硫铁矿按一定比例干混，其干混质量比为：改性硅藻土15％，改性的小麦秸秆粉18％、含铁62％的硫铁矿67％。

5)湿混：干混均匀后加入一定比例聚乙烯醇溶液进行湿混，聚乙烯醇占干混料质量比为6％。

6)成型干燥；通过挤压机进行成型，在成型过程中均匀变成一定长度的条状材料或球形,把成型材料放入烘箱干燥，干燥水分低于0.8％，经干燥的耐酸碱吸汞材料通过筛分，筛上物为成品，筛下物返回干混工序。

含汞废酸液取自某PVC生产企业，含汞酸液为盐酸，其酸浓度为5％，该含汞废酸含汞2～6.5mg/l,经所制作耐酸碱吸汞材料处理结果如表2所示。

表2为实施例2采用吸附材料处理结果一览表

本实施例中的耐酸碱吸汞材料经吸附饱和后，用热脱附方法再生，其再生温度为520℃，再生时间为50min,其再生效率不低于99％。再生次数8次。

实施例3：

本实施例中的耐酸碱吸汞材料的原料成分按质量百分比为改性膨润土或硅藻土18％，改性生物质16％，硫铁矿为66％，另外加入上述物料总重量7％的粘结剂。

本实施例采用的制备耐酸碱吸汞材料的方法，步骤如下：

1)制备改性锯末：首先将锯末粉碎过160目筛，称取一定量的筛下锯末放入25％盐酸溶液酸浸槽内,边加入边搅拌，搅拌10h时间后，进行陈化，陈化17小时后，进行过滤；获得经过酸改性的生物质材料待用。

2)制备改性膨润土：对膨润土进行酸改性，将膨润土加入到13％硫酸酸浸槽内，搅拌3h时间后，进行陈化，陈化12小时后，进行过滤；经过酸改性膨润土干燥后待用；

3)制备聚乙烯醇溶液：将聚合度为75％，醇解度为99％的聚乙烯醇2kg分4次加入，每次500g,初始温度不高于50℃，其加入方式为边搅拌边加入,最后加热温度90℃，配制聚乙烯醇溶液浓度为13％。

4)干混过程：把改性干燥后的膨润土、改性锯末、含铁64％硫铁矿按一定比例干混，其干混质量比为：改性膨润土18％，改性的锯末16％、含铁64％的硫铁矿66％。

5)湿混过程：干混均匀后加入一定比例聚乙烯醇溶液进行湿混，聚乙烯醇占干混料质量比为7％。

6)成型干燥：通过挤压机进行成型，在成型过程中均匀变成一定长度的条状材料或球形,把成型材料放入烘箱干燥,干燥水分0.7％,经干燥的耐酸碱吸汞材料通过筛分，筛上物为成品，筛下物破碎后返回干混工序。

含汞废酸液取自某冶金企业，含汞酸液为含汞废硫酸，其酸浓度为1.2％，该含汞废酸液含汞10～40mg/l,经所制作耐酸碱吸汞材料处理结果如表3所示。

表3为实施例3中采用的吸附材料处理结果一览表

本实施例中的耐酸碱吸汞材料经吸附饱和后，用热脱附方法再生，其再生温度为540℃，再生时间为55min,其再生效率不低于99％。再生次数9次。

实施例4：

本实施例中的耐酸碱吸汞材料的原料成分按质量百分比为改性膨润土或硅藻土20％，改性生物质15％，硫铁矿为65％；另外加入上述物料总重量8％的粘结剂。

本实施例采用的制备耐酸碱吸汞材料的方法，步骤如下：

1)制备改性稻壳：首先将稻壳粉碎过200目筛，称取一定量的筛下稻壳粉放入30％盐酸溶液酸浸槽内,边加入边搅拌，搅拌12h时间后，进行陈化，陈化18小时后，进行过滤；获得经过酸改性的生物质材料待用。

2)制备改性膨润土：将膨润土加入到15％硫酸酸浸槽内，搅拌12h时间后，进行陈化，陈化18小时后，进行过滤；获得经过酸改性膨润土干燥后待用。

3)制备聚乙烯醇溶液；将聚合度为75％，醇解度为99％的聚乙烯醇4kg分4次加入，每次1000g,初始温度45℃，其加入方式为边搅拌边加入,最后加热温度不高于95℃，配制聚丙烯醇溶液浓度为15％。

4)干混过程：把改性干燥后的膨润土、改性的稻壳、含铁65％硫铁矿按一定比例干混，其干混质量比为：改性膨润土20％，改性的稻壳15％、含铁65％的硫铁矿65％。

5)湿混过程：干混均匀后加入一定比例聚乙烯醇溶液进行湿混，聚乙烯醇占干混料质量比为8％。

6)成型干燥：通过挤压机进行成型，在成型过程中均匀变成一定长度的条状材料或球形,把成型材料放入烘箱干燥,干燥水分0.55％,经干燥的耐酸碱吸汞材料通过筛分，筛上物为成品，筛下物破碎后返回干混工序。

含汞废酸液取自某化工企业，含汞废碱液为含汞氢氧化钠溶液，其浓度为15～17％，该含汞废酸液含汞30～35mg/l,经所制作耐酸碱吸汞材料处理结果如表4所示。

表4为实施例4中采用的吸附材料处理结果一览表

本实施例中的耐酸碱吸汞材料经吸附饱和后，用热脱附方法再生，其再生温度为550℃，再生时间为60min,其再生效率不低于99％。再生次数11次。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种耐酸碱吸汞材料，其特征在于，所述耐酸碱吸汞材料的原料成分按质量百分比为改性土10~20%，改性生物质15~20%，其余为硫铁矿；另外再加入上述物料总重量5~8%的粘结剂，所述的改性土为改性土膨润土或改性硅藻土。

2.如权利要求1所述的耐酸碱吸汞材料，其特征在于，所述的改性土按以下方法制备：

将质量浓度10~15%的无机酸加入到膨润土或硅藻土中，搅拌8~12小时，然后陈化12~18小时；所述的无机酸为硫酸和/或盐酸；

将陈化后的物料进行干燥，至水分重量百分比不高于3%，获得改性土,所述的改性土为改性膨润土或改性硅藻土。

3.如权利要求1所述的耐酸碱吸汞材料，其特征在于，改性生物质按以下方法制备：

将质量浓度为10~30%的无机酸加入到生物质中；搅拌6~12小时，然后陈化12~18小时，获得改性生物质，所述的无机酸为硫酸和/或盐酸。

4.如权利要求1所述的耐酸碱吸汞材料，其特征在于，所述的粘结剂为聚乙烯醇,所述的聚乙烯醇的聚合度为75%，醇解度为99%。

5.如权利要求1所述的耐酸碱吸汞材料，其特征在于，所述的生物质为锯末、稻壳或秸秆。