CN107126816B - 利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属铜和锌的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属的方法，属于重金属吸附领域，首先是制备高温烟气吸附剂S‑BN吸附剂或P‑BN吸附剂，接着将制备好的高温烟气吸附剂进行研磨，然后将研磨好的高温烟气吸附剂喷入烟气通道中，然后对烟气通道中的高温烟气吸附剂进行收集，接收集的高温烟气吸附剂进行反复清洗，等到高温烟气吸附剂中的重金属全部洗净后，将高温烟气吸附剂进行过滤烘干，实现循环利用，本发明通过对活性氮化硼添加S和P使其在原有物理吸附为主的情况下增加化学吸附作用，使吸附过程更加有效，实现了在800℃以上的高温下对烟气的吸附，同时再生性能强，在实验室下测得循环使用50次后仍保持原有吸附量的80％以上。

Description

利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属铜和锌的方法
技术领域
本发明涉及一种去除高温烟气中重金属的方法，尤其是一种利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属铜和锌的方法。
背景技术
目前来说，关于已有的协同脱除高温烟气中重金属的方法中大致分为以下几种方法：1、传统吸附剂例如活性炭，膨润土、沸石等利用其具有较高的比表面积对烟气中的颗粒及重金属进行吸附，例如CN105056885A，通过对活性炭制备方法的改进，增加了活性炭中孔孔道的比例，用于脱除烟气中重金属汞，此方法研制出的活性炭虽能在低温段有效的去除烟气中的重金属，但是活性炭吸附剂通常只能在小于150℃的较窄温度范围保持高效吸附能力，当温度高于500℃以上时活性炭失效，在高温段脱除重金属有利于在二噁英再合成(250℃-400℃)之前脱除其催化剂Cu，有助于烟气二噁英排放的控制。2、利用电除尘器高效捕集烟气中的颗粒物及颗粒态重金属汞、砷等，例如CN104740983A,一种用于锅炉烟气颗粒物与重金属联合脱除的方法及装置，此方法首先将烟气通过电除尘区，再通过汞催化氧化剂固定床，随后进入吸附剂喷射系统，最后进入袋式除尘器，此方法虽可以高效去除烟气中的细颗粒物及重金属，但是去除过程较复杂，增加运行成本。3、湿法净化法，可去除烟气中的颗粒物、酸性气体、二噁英、重金属，例如CN101822942A，固体废物焚烧炉高温烟气降温后，首先将烟气经过第一级鼓泡反应器，然后经过第二级反应器，最后烟气经过除湿后由活性炭吸附塔净化后排入大气中，此方法工艺简单，运行费用较低，而且脱除效果好，但是对烟气处理后将重金属等的危害转移到废水中，还需要对废水进行进一步处理，增加处理难度。
发明内容
本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属铜和锌的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属铜和锌的方法，具体实施步骤如下；
步骤A：利用高温热扩散法分别将S或P与活性氮化硼以摩尔比为1:5～1:10进行掺杂得到高温烟气吸附剂，掺杂S的高温烟气吸附剂为S-BN，掺杂P的高温烟气吸附剂为P-BN；
步骤B：使用研磨机对高温烟气吸附剂进行研磨，并过100目筛，然后通过喷射装置将研磨好的高温烟气吸附剂喷射到高温烟气管道中；
步骤C：利用布袋除尘器将吸附后的高温烟气吸附剂过滤并收集；
步骤D：在收集的高温烟气吸附剂中加入HNO3溶液，对收集的高温烟气吸附剂进行清洗，然后将清洗后变的浑浊的HNO3溶液倒出，再加入新的HNO3溶液继续进行清洗，直到清洗后的HNO3溶液不在浑浊；
步骤E：在步骤D中清澈的HNO3溶液中缓慢加入NaOH溶液，中和HNO3溶液，使溶液最终的pH范围在7-7.5之间；
步骤F：将步骤E中得到的溶液放入到离心机中，对清洗后的高温烟气吸附剂进行沉淀；
步骤G：去除步骤F中的溶液后，将留下的高温烟气吸附剂放入烘箱中烘干，进行循环使用。
进一步改进：在步骤D中，利用离心机将浑浊的HNO3溶液与高温烟气吸附剂进行分离沉淀。
进一步改进：在步骤F中，离心机的转速为2500r/min，持续时间为5min。
进一步改进：在步骤G中，高温烟气吸附剂在烘箱中烘烤时，烘箱的温度为105℃，烘烤的时间为24h。
本发明的优点：1、本方法通过对活性氮化硼添加S和P使其在原有物理吸附为主的情况下增加化学吸附作用，使吸附过程更加有效。
2、本方法的吸附剂是是一种耐高温、易再生的非炭基吸附剂，可以在800℃以上的高温下在空气或有机气氛下使用，吸附后的再生过程相对容易和安全，并且吸附后的化学性能稳定，被吸附的重金属不会。
3、通过改性后的活性氮化硼吸附剂具有较高吸附能力，同时再生性能强，在实验室下测得循环使用50次后仍保持原有吸附量的80％以上。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明做以下详细说明。
实例1：活性氮化硼与硫进行掺杂；
步骤A：利用高温热扩散法将S与活性氮化硼以摩尔比为1:5进行掺杂，得到新型高温吸附剂命名为S-BN吸附剂。
步骤B：使用小型研磨机将S-BN吸附剂进行研磨并过100目筛(150μm)，通过喷射装置将吸附剂喷射到高温烟气管道中。
步骤C：利用布袋除尘器将吸附后的S-BN吸附剂过滤并收集。
步骤D：在收集的S-BN吸附剂中加入1mol/L的HNO3溶液，搅拌均匀，使S-BN吸附剂中的重金属充分溶于HNO3溶液中，利用离心机使吸附剂沉淀，然后将浑浊的HNO3溶液倒出，继续加入新的HNO3溶液，直至搅拌后溶液不再变浑浊。
步骤E：向步骤D中清澈的HNO3溶液中加入NaOH溶液，中和S-BN吸附剂中的HNO3溶液，利用pH计测定溶液Ph值,最终范围在7-7.5之间时停止加入NaOH溶液。
步骤F：将经过E步骤后的溶液放入到离心机中，对清洗后的S-BN吸附剂进行沉淀，其中离心机的转速为2500r/min，持续时间为5min。
步骤G：去除步骤F中的溶液后，将留下的高温烟气吸附剂放入烘箱中烘干，进行循环使用，S-BN吸附剂在烘箱中烘烤时，烘箱的温度为105℃，烘烤的时间为24h。
在实验条件下测得S-BN吸附剂对烟气中的Zn和Cu吸附量分别为357mg/g和232mg/g；测得S-BN吸附剂重复循环使用50次后对烟气中Zn和Cu的吸附量分别为303mg/g和198mg/g。
实例2：活性氮化硼与磷进行掺杂；
步骤A：利用高温热扩散法将S与活性氮化硼以摩尔比为1:10进行掺杂，得到新型高温吸附剂命名为P-BN吸附剂。
步骤B：使用小型研磨机将P-BN吸附剂进行研磨并过100目筛(150μm)，通过喷射装置将吸附剂喷射到高温烟气管道中。
步骤C：利用布袋除尘器将吸附后的P-BN吸附剂过滤并收集。
步骤D：在收集的P-BN吸附剂中加入1mol/L的HNO3溶液，搅拌均匀，使P-BN吸附剂中的重金属充分溶于HNO3溶液中，利用离心机使吸附剂沉淀，然后将浑浊的HNO3溶液倒出，继续加入新的HNO3溶液，直至搅拌后溶液不再变浑浊。
步骤E：向步骤D中清澈的HNO3溶液中加入NaOH溶液，中和P-BN吸附剂中的HNO3溶液，利用pH计测定溶液Ph值,最终范围在7-7.5之间时停止加入NaOH溶液。
步骤F：将经过E步骤后的溶液放入到离心机中，对清洗后的P-BN吸附剂进行沉淀，其中离心机的转速为2500r/min，持续时间为5min。
步骤G：去除步骤F中的溶液后，将留下的高温烟气吸附剂放入烘箱中烘干，进行循环使用，P-BN吸附剂在烘箱中烘烤时，烘箱的温度为105℃，烘烤的时间为24h。
在实验条件下测得S-BN吸附剂对烟气中的Zn和Cu的吸附量分别为296mg/g和325mg/g；测得重复循环使用50次后的S-BN吸附剂对烟气中Zn和Cu的吸附量分别为248mg/g和283mg/g。
实例3：将未经过掺杂的活性氮化硼作为对比例。
使用小型研磨机将P-BN吸附剂进行研磨并过100目筛(150μm)，通过喷射装置将吸附剂喷射到高温烟气管道中。
步骤C：利用布袋除尘器将吸附后的P-BN吸附剂过滤并收集。
步骤D：在收集的P-BN吸附剂中加入1mol/L的HNO3溶液，搅拌均匀，使P-BN吸附剂中的重金属充分溶于HNO3溶液中，利用离心机使吸附剂沉淀，然后将浑浊的HNO3溶液倒出，继续加入新的HNO3溶液，直至搅拌后溶液不再变浑浊。
步骤E：向步骤D中清澈的HNO3溶液中加入NaOH溶液，中和P-BN吸附剂中的HNO3溶液，利用pH计测定溶液Ph值,最终范围在7-7.5之间时停止加入NaOH溶液。
步骤F：将经过E步骤后的溶液放入到离心机中，对清洗后的P-BN吸附剂进行沉淀，其中离心机的转速为2500r/min，持续时间为5min。
步骤G：去除步骤F中的溶液后，将留下的高温烟气吸附剂放入烘箱中烘干，进行循环使用，P-BN吸附剂在烘箱中烘烤时，烘箱的温度为105℃，烘烤的时间为24h。
在实验条件下测得吸附剂对烟气中的Zn和Cu的吸附量分别为289mg/g和187mg/g；测得重复循环使用50次后的吸附剂对烟气中Zn和Cu的吸附量分别为225mg/g和154mg/g。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明相同或类似的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属铜和锌的方法，其特征在于：具体实施步骤如下：
步骤A：利用高温热扩散法分别将S或P与活性氮化硼以摩尔比为1:5～1:10进行掺杂得到高温烟气吸附剂，掺杂S的高温烟气吸附剂为S-BN吸附剂，掺杂P的高温烟气吸附剂为P-BN吸附剂；步骤B：使用研磨机对高温烟气吸附剂进行研磨，并过100目筛，然后通过喷射装置将研磨好的高温烟气吸附剂喷射到高温烟气管道中；
步骤C：利用布袋除尘器将吸附后的高温烟气吸附剂过滤并收集；
步骤D：在收集的高温烟气吸附剂中加入HNO3溶液，对收集的高温烟气吸附剂进行清洗，然后将清洗后变的浑浊的HNO3溶液倒出，再加入新的HNO3溶液继续进行清洗，直到清洗后的HNO3溶液不在浑浊；
步骤E：在步骤D中清澈的HNO3溶液中缓慢加入NaOH溶液，中和HNO3溶液，使溶液最终的pH范围在7-7.5之间；步骤F：将步骤E中得到的溶液放入到离心机中，对清洗后的高温烟气吸附剂进行沉淀；
步骤G：去除步骤F中的溶液后，将留下的高温烟气吸附剂放入烘箱中烘干，进行循环使用。
2.根据权利要求1所述的利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属铜和锌的方法，其特征在于：在步骤D中，利用离心机将浑浊的HNO3溶液与高温烟气吸附剂进行分离沉淀。
3.根据权利要求1所述的利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属铜和锌的方法，其特征在于：在步骤F中，离心机的转速为2500r/min，持续时间为5min。
4.根据权利要求1所述的利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属铜和锌的方法，其特征在于：在步骤G中，高温烟气吸附剂在烘箱中烘烤时，烘箱的温度为105℃，烘烤的时间为24h。
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