CN108325502A - 一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法。属于吸附材料制备领域。材料制备原料包括:餐厨垃圾、聚丙烯酰胺、氢氧化钠、贵金属催化剂。首先将餐厨垃圾去除杂质、干燥并进行破碎;预处理的餐厨垃圾分散在聚丙烯酰胺溶液中;使用氢氧化钠溶液调节pH至碱性;将混合溶液转移至反应容器中,加入贵金属催化剂,密封反应;反应后的混合物,经后处理既得脱硫活性炭。该材料可用于工业烟气处理,可高效去除工业废气中的硫氧化物,易活化重复使用。

Description

一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法
技术领域
[0001] 本发明属于环境污染处理领域,尤其涉及一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭 的方法。
背景技术
[0002] 餐厨垃圾,是居民在生活消费过程中形成的生活废物,其主要特点是有机物含量 丰富、水分含量高、易腐烂,其性状和气味都会对环境卫生造成恶劣影响,且容易滋长病原 微生物、霉菌毒素等有害物质。餐厨垃圾具有废物与资源的双重特性,属于典型的“放错了 地方的资源”。
[0003] 目前餐厨垃圾常用的资源化利用方法主要是厌氧堆肥和发酵。厌氧堆肥可制备高 蛋白含量的肥料,用于农业生产或市政绿化。但是厌氧堆肥会产生大量臭气,污染大气,且 厌氧堆肥会占用大量场地。发酵可产生CH4和有机酸,但是发酵过程对温度和pH要求严格, 操作过程复杂,且产生的有机酸难以提纯利用。
[0004] 高温高压的水热环境可以快速实现有机物碳化。且该反应条件制备的材料孔洞较 多,含有较多活性官能团。餐厨垃圾含有丰富有机质,经水热反应后可制备出多孔活性炭。 专利一种烟气脱硫笼状活性炭的制备方法(201610469310.7)使用丝瓜络为原料制备脱硫 活性炭,该制备过程复杂,能耗较高。专利应用于烟气脱硫的竹基活性炭(201310716847.5) 介绍了一种竹基活性炭的制备方法,并将该活性炭用于干法脱硫工程,制备温度较高,且竹 子资源较为珍贵,制备成本较高,难以工程化生产使用。
发明内容
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法, 可高效去除工业废气中的硫氧化物,易活化重复使用。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明采取如下技术方案:一种利用餐厨垃圾制备烟气脱 硫活性炭的方法,采用餐厨垃圾、聚丙烯酰胺、氢氧化钠和贵金属催化剂作为原料,该方法 包括如下步骤: (1) 将餐厨垃圾去除杂质、干燥后进行破碎; (2) 将预处理后餐厨垃圾分散在聚丙烯酰胺溶液中; (3) 使用氢氧化钠溶液调节步骤(2)中混合溶液的pH至碱性; (4) 将步骤(3)中的碱性混合溶液转移至反应容器中,加入贵金属催化剂,密封反应. (5) 反应后的混合物,经后处理即得脱硫活性炭。 ’
[0007] 进一步地,所述的餐厨垃圾为餐饮企业产生的有机废物。
[0008] 进一步地,步骤(1)中餐厨垃圾除杂后冷冻干燥,时间为4〜8h。
[0009] 进一步地,步骤(1)中餐厨垃圾破碎至粒径为1〜3mm。
[0010]进一步地,步骤(2)聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为0.5〜3g/L,餐厨垃圾与聚丙炼 酰胺溶液的质量比为2〜4.5。 '
[0011 ]进一步地,步骤(2)餐厨垃圾分散在聚丙烯酰胺溶液中的分散的条件为60〜100HZ 超声分散45〜90min,超声温度保持在25〜4(TC。
[0012] 进一步地,步骤⑶中氢氧化钠溶液的浓度为卜3mol/L,调节混合液体的pH为8〜 10.5〇
[0013] 进一步地,步骤(4)碱性混合溶液与贵金属催化剂在温度为180〜25(TC,压力为5 〜lOMPa的条件下进行反应,反应时间为1〇〜20h。
[00M] 进一步地,所述的贵金属催化剂为Pt和Al2〇3混合物,其中Pt和AI2O3的质量比为2: 7〜1:5,贵金属催化剂投加量为〇. 1〜〇.6g/L。
[0015]进一步地,步骤(5)中混合物的后处理为抽滤实现固液分离,使用无水乙醇洗涤2 〜4次,然后再用去离子水洗涤至洗涤液无色透明,将所得固体在40〜80°C真空干燥6〜 12h。
[0016] 本发明的有益效果: (1) 可快速实现餐厨垃圾的碳化,反应条件温和; (2) 加入的聚丙烯酰胺可在活性炭上引入-NH2活性基团;贵金属催化剂可加速餐厨垃 圾的碳化过程,同时可使得制备的活性炭产生多孔结构,可用于工业废气的脱硫。
[0017] (3)制备的活性炭强度较高,吸附饱和后,活化过程简单。
附图说明
[001S]为了更清晰地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的 附图简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,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,还可以根据这些附图获得其他 的附图。
[0019] 图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
[0020] 下面将通过具体实施方式对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0021]如图1所示,本发明的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,采用餐厨垃 圾、聚丙烯酰胺、氢氧化钠和贵金属催化剂作为原料,该方法包括如下步骤: (1) 将餐厨垃圾去除杂质、干燥后进行破碎; (2) 将预处理后餐厨垃圾分散在聚丙烯酰胺溶液中; (3) 使用氢氧化钠溶液调节步骤(2)中混合溶液的PH至碱性; (4) 将步骤(3)中的碱性混合溶液转移至反应容器中,加入贵金属催化剂,密封反应; (5) 反应后的混合物,经后处理即得脱硫活性炭。
[0022]本发明所得烟气脱硫活性炭的物理性质:本发明所得脱硫活性炭颗粒呈现球形或 类球形,表面粗糙不光滑,且有较多孔洞存在,经红外表征发现表面含有大量活性基团,比 表面积为500-600 m2/g。
[0023]本发明的脱硫活性炭的具体应用方法:取本发明所得烟气脱硫笼状活性炭,取代 传统活性炭,按30rarn装填高度装填于填充床中,调节空气流速至i〇〇〇m3/h,测定脱硫率,脱 硫率达90%,相比传统活性炭提高了 20%以上。
[0024] 实施例1 选取某餐饮企业产生的混合餐厨垃圾,人工分选去除一次性筷子、骨头、塑料、餐纸等 杂质。在冷冻干燥机中干燥5h,使用玛瑙研钵研磨至粒径小于3mm。配置聚丙烯酰胺溶液的 浓度为lg/L,量取80mL于烧杯中,准确称取0.16g预处理的餐厨垃圾于聚丙烯酰胺溶液中, 将溶液在25°C超声分散eOmin。待分散结束后,使用氢氧化钠溶液调节PH至8.5,将调节好的 溶液转移至高温高压设备中,加入贵金属催化剂〇.〇1%,180°C反应14h。待反应结束后,设 备自然冷却至室温,使用乙醇和去离子水冲洗至洗液无色透明,将所得固体产物在5(TC真 空环境干燥6h,既得脱硫活性炭。
[0025]将所得活性炭进行物理表征和吸附性能测试。物理表征得知该活性炭比表面积为 554m2,烟气脱硫率为92%。
[0026] 实施例2 选取某餐饮企业产生的混合餐厨垃圾,人工分选去除一次性筷子、骨头、塑料、餐纸等 杂质。在冷冻干燥机中干燥6h,使用玛瑙研钵研磨至粒径小于3mm。配置聚丙烯酰胺溶液的 浓度为2g/L,量取SOmL于烧杯中,准确称取0.24g预处理的餐厨垃圾于聚丙烯酰胺溶液中, 将溶液在3〇°C超声分散80min。待分散结束后,使用氢氧化钠溶液调节pH至9.5,将调节好的 溶液转移至高温高压设备中,加入贵金属催化剂〇.〇24g,22(TC反应15h。待反应结束后,设 备自然冷却至室温,使用乙醇和去离子水冲洗至洗液无色透明,将所得固体产物在50°C真 空环境干燥7h,既得脱硫活性炭。
[0027] 将所得活性炭进行物理表征和吸附性能测试。物理表征得知该活性炭比表面积为 523m2,烟气脱硫率为93 • 7%。
[0028]实施例3 选取某餐饮企业产生的混合餐厨垃圾,人工分选去除一次性筷子、骨头、塑料、餐纸等 杂质。在冷冻干燥机中千燥8h,使用玛瑙研钵研磨至粒径小于3mm。配置聚丙烯酰胺溶液的 浓度为2.5g/L,量取80mL于烧杯中,准确称取〇.32g预处理的餐厨垃圾于聚丙烯酰胺溶液 中,将溶液在35°C超声分散70min。待分散结束后,使用氢氧化钠溶液调节pH至10,将调节好 的溶液转移至高温高压设备中,加入贵金属催化剂〇• 〇32g,200°C反应10h。待反应结束后, 设备自然冷却至室温,使用乙醇和去离子水冲洗至洗液无色透明,将所得固体产物在60°C 真空环境干燥8h,既得脱硫活性炭。
[0029] 将所得活性炭进行物理表征和吸附性能测试。物理表征得知该活性炭比表面积为 567m2,烟气脱硫率为95.4%。
[0030]上面所述的实施例仅仅是本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的构思 和范围进行限定,在不脱离本发明设计构思的前提下,本领域中普通工程技术人员对本发 明的技术方案作出的各种变型和改进均应落入本发明的保护范围,本发明的请求保护的技 术内容,己经全部记载在技术要求书中。

Claims (10)

1.一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在于:采用餐厨垃圾、聚丙烯 酰胺、氢氧化钠和贵金属催化剂作为原料,该方法包括如下步骤: (1) 将餐厨垃圾去除杂质、干燥后进行破碎; (2) 将预处理后餐厨垃圾分散在聚丙烯酰胺溶液中; (3) 使用氢氧化钠溶液调节步骤(2)中混合溶液的pH至碱性; (4) 将步骤(3)中的碱性混合溶液转移至反应容器中,加入贵金属催化剂,密封反应; (5) 反应后的混合物,经后处理即得脱硫活性炭。
2. 根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在于: 所述的餐厨垃圾为餐饮企业产生的有机废物。
3. 根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在于: 步骤(1)中餐厨垃圾除杂后冷冻干燥,时间为4〜8h。
4. 根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在于: 步骤(1)中餐厨垃圾破碎至粒径为1〜3mm。
5. 根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在于: 步骤(2)聚丙烯酰胺溶液的质量浓度为0 • 5〜3g/L,餐厨垃圾与聚丙烯酰胺溶液的质量比为 2 〜4.5〇
6. 根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在于: 步骤(2)餐厨垃圾分散在聚丙烯酰胺溶液中的分散的条件为60〜100HZ超声分散45〜 90min,超声温度保持在25〜40°C。
7. 根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在于: 步骤(3)中氢氧化钠溶液的浓度为1〜3mol/L,调节混合液体的pH为8〜10.5。 S.根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在于: 步骤(4)碱性混合溶液与贵金属催化剂在温度为180〜250°C,压力为5〜lOMPa的条件下进 行反应,反应时间为10〜20h。
9. 根据权利要求1或8所述的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在 于:所述的贵金属催化剂为Pt和Al2〇3混合物,其中Pt和Al2〇3的质量比为2:7〜1:5,贵金属 催化剂投加量为0.1〜0.6g/L。
10. 根据权利要求1所述的一种利用餐厨垃圾制备烟气脱硫活性炭的方法,其特征在 于:步骤(5)中混合物的后处理为抽滤实现固液分离,使用无水乙醇洗涤2〜4次,然后再用 去离子水洗涤至洗涤液无色透明,将所得固体在40〜80°C真空千燥6〜12h。
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