CN109675519B - 一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用 - Google Patents

一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN109675519B
CN109675519B CN201811585863.4A CN201811585863A CN109675519B CN 109675519 B CN109675519 B CN 109675519B CN 201811585863 A CN201811585863 A CN 201811585863A CN 109675519 B CN109675519 B CN 109675519B
Authority
CN
China
Prior art keywords
fly ash
graphene oxide
composite material
modified fly
mixed solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811585863.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109675519A (zh
Inventor
李凯
李丁莉
王驰
宁平
孙鑫
宋辛
赵珂
秦媛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN201811585863.4A priority Critical patent/CN109675519B/zh
Publication of CN109675519A publication Critical patent/CN109675519A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109675519B publication Critical patent/CN109675519B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/20—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising free carbon; comprising carbon obtained by carbonising processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/48—Sulfur compounds
    • B01D53/50—Sulfur oxides
    • B01D53/508—Sulfur oxides by treating the gases with solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/64—Heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/81—Solid phase processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8637—Simultaneously removing sulfur oxides and nitrogen oxides
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8665—Removing heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
    • B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
    • B01J20/103—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate comprising silica
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area
    • B01J20/28061—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area being in the range 100-500 m2/g
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • B01J20/2808—Pore diameter being less than 2 nm, i.e. micropores or nanopores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28078—Pore diameter
    • B01J20/28083—Pore diameter being in the range 2-50 nm, i.e. mesopores
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2257/00—Components to be removed
    • B01D2257/60—Heavy metals or heavy metal compounds
    • B01D2257/602—Mercury or mercury compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/025—Other waste gases from metallurgy plants
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/02—Other waste gases
    • B01D2258/0283—Flue gases
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)

Abstract

本发明公开一种改性粉煤灰‑氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用，将改性粉煤灰和氧化石墨烯混合后进行水热反应，然后对反应产物进行焙烧，得到复合材料；本发明制备得到的复合材料有丰富的孔隙结构，利用该复合材料处理烟气，使烟气中的SO2、NOx和Hg远远低于国家排放标准，属于干法脱硫脱硝脱汞工业废气处理领域；本发明操作简单，利用固体废物粉煤灰提高氧化石墨烯的吸附氧化能力，资源利用率高、投资少，没有二次污染物产生，具有明显的社会与经济效益。

Description

一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用
技术领域
本发明属工业废气处理领域，涉及一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用。
背景技术
SO2、NOx和Hg是有色金属冶炼过程中产生的主要污染物，给大气环境带来了严重的危害，随着经济的飞速发展，我国对SO2、NO和Hg0的排放控制要求日益提高。
目前，控制这三种污染物最为成熟、应用最广泛的方法分别是：湿法脱硫(WFGD)、选择性催化还原脱硝(SCR)和活性炭喷入脱汞(ACI)。湿法脱硫具有运行稳定，脱硫效率高等优点，但是耗水量大，投资和运行成本较高。SCR脱硝技术具备操作简单、运行稳定等优点，但是存在成本高、设备投资大、能耗高等缺点。活性炭喷入技术（ACI）脱汞率高，可重复使用，但同样存在成本较高，影响飞灰品质等问题。如果采用多WFGD、SCR和ACI相结合的方式来实现同时脱硫脱硝脱汞，存在投资和运行成本较高，占地面积较大以及能耗较高等问题，因此开发经济高效的同时脱硫脱硝脱汞技术是大气污染治理的必然趋势。
公开号为CN1962034A的中国发明提出了一种同时脱硫脱硝脱汞的方法，利用粉煤灰、消石灰和高锰酸钾、次氯酸钙、氯化钠等添加剂组成的混合吸收液同时脱除二氧化硫、氮氧化物和汞。但存在吸收液成分复杂，不易处理的问题。公开号为CN1923337A的中国发明提出了一种锅炉烟气多种污染物臭氧氧化同时脱除装置及其方法，利用过量的臭氧同时氧化脱除烟气中的二氧化硫、氮氧化物、汞及其他污染物。公开号为CN105327614A的中国发明提出了一种联合脱除燃煤烟气中SO2、NOx和Hg污染物的方法，利用强氧化剂耦合固相催化氧化同时脱除烟气中的二氧化硫、氮氧化物、汞多种污染物。但是这些方法需要消耗大量的外来强氧化剂，强氧化剂的制备过程能耗很高，影响了其经济性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法，具体步骤如下：
(1)将Co(NO3)2与Na2CO3按摩尔比为1:1的比例混合并溶于去离子水中形成胶体溶液，在胶体溶液加入粉煤灰得到混合液A，混合液A在冰浴条件下超声处理30-50min，然后在真空干燥箱中于100-120℃烘干，将干燥后的固体物质放在马弗炉中于400-600℃下焙烧2-5h，将焙烧后的产物进行等离子体放电处理得到改性粉煤灰；
（2）取1-5g氧化石墨烯用去离子水洗净，在真空干燥箱中于100-120℃烘干，然后加入到40-80mL无水乙醇中超声浸渍30-40min，用氨水调节pH值至9-11后超声处理15-20min，得到混合液B；
（3）按照步骤（1）得到的改性粉煤灰和氧化石墨烯的质量比为1:1-3:1的比例，将步骤（1）的改性粉煤灰和步骤（2）的混合液B加入到三口烧瓶中，在室温条件下，以300-500r/min 的搅拌速度进行搅拌，通N2保护下反应4-6h，并在室温下静置24h以上，得到混合液C；
（4）将步骤（3）的混合液C转入水热反应釜中，在150-350℃下反应8-10h，反应后用去离子水洗涤沉淀至中性，然后在真空干燥箱内 100-120℃烘干；
（5）将步骤（4）的产物放入管式炉中，在氮气保护下，400-600℃焙烧60-120min，随炉冷却后研磨，即得到改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料。
步骤（1）混合液A中元素Co与粉煤灰的质量比为5-15:100。
步骤（1）等离子体放电是将焙烧产物填装于介质阻挡放电反应器中，通入氨气作为放电气体，在输入电压30-50V、放电频率40-60Hz条件下，进行等离子体放电处理1-10min。
步骤（2）超声功率为800-1000W，每超声2-6s，间隔2-6s。
步骤（5）升温速率为5℃/min。
本发明还提供所述改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料在同时脱除烟气中NOx、Hg和SO2的应用，具体的是将改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料研磨并筛分成40-80目，在80-250℃，3%-7%含氧量下，将复合材料与烟气充分接触反应。
本发明与现有技术相比具有的优点或积极效果：
（1）本发明改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的比表面积大，为420.82m2/g，具有微孔和介孔结构且含有大量官能团包括羟基，环氧基等，复合材料表面C元素与Ti、Si等元素(M)相互作用形成的“C-M”化学键能够促进单质汞的氧化；复合材料表面的羟基，SO2氧化反应的反应能垒从0.23ev降低到0.11ev，促进SO2的吸附脱除，并且能够通过氢键作用促进NO的吸附脱除。
（2）本发明有色金属冶炼烟尘中含有的Cu、Mn等金属元素一方面能进一步提高对NO、SO2和Hg的催化氧化活性；同时复合材料中含有的大量的含氧基团以及无机化合物如CoO、Fe2O3、SiO2等对吸附性能有积极的影响，并能改善其抗硫性能，可有效吸附脱除有色金属冶炼烟气中的SO2 、NOx和Hg。
（3）本发明对二氧化硫、氮氧化物和汞都具有较高的脱除效率，相对多系统组合的脱硫脱硝脱汞工艺而言，所采用改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料同时脱硫脱硝脱汞的系统结构简单，成本和运行费用低；
（4）本发明不仅能够有效去除有色金属冶炼烟气中的二氧化硫、氮氧化物和汞，而且利用固体废物粉煤灰提高氧化石墨烯的吸附能力，以废治废，废物的资源化利用率高、投资少，没有二次污染物产生，具有明显的环境、社会与经济效益。
附图说明
图1为本发明实施例1改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料同时脱硫脱硝脱汞的效率结果示意图；
图2为本发明实施例2改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料同时脱硫脱硝脱汞的效率结果示意图；
图3为本发明实施例3改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料同时脱硫脱硝脱汞的效率结果示意图；
图4为本发明对比例1改性粉煤灰同时脱硫脱硝脱汞的效率结果示意图；
图5为本发明对比例2氧化石墨烯同时脱硫脱硝脱汞的效率结果示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将Co(NO3)2与Na2CO3按摩尔比为1:1的比例混合并溶于去离子水中形成胶体溶液，在胶体溶液加入粉煤灰得到混合液A，混合液A中元素Co与粉煤灰的质量比为5:100，混合液A在冰浴条件下超声处理30min，然后在真空干燥箱中于100℃烘干，将干燥后的固体物质放在马弗炉中于400℃下焙烧5h，将焙烧后的产物进行等离子体放电处理，等离子体放电是将焙烧产物填装于介质阻挡放电反应器中, 通入氨气作为放电气体，在输入电压30V、放电频率40Hz条件下，进行等离子体放电处理1min，得到改性粉煤灰；
（2）取1g氧化石墨烯用去离子水洗净，在真空干燥箱中于100℃烘干，然后加入到40mL无水乙醇中超声浸渍30min，用氨水调节pH值至9后超声处理15min，超声功率为800W，每超声2s，间隔2s，得到混合液B；
（3）按照步骤（1）得到的改性粉煤灰和氧化石墨烯的质量比为1:1的比例，将步骤（1）的改性粉煤灰和步骤（2）的混合液B加入到三口烧瓶中，在室温条件下，以300r/min 的搅拌速度进行搅拌，通N2保护下反应6h，并在室温下静置24h，得到混合液C；
（4）将步骤（3）的混合液C转入水热反应釜中，在150℃下反应10h，反应后用去离子水洗涤沉淀至中性，然后在真空干燥箱内 100℃烘干；
（5）将步骤（4）的产物放入管式炉中，在氮气保护下，400℃焙烧120min，升温速率为5℃/min，随炉冷却后研磨，即得到改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料。
将改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料研磨并筛分成40-80目，温度为80℃，由模拟烟气系统配制模拟烟气，模拟烟气中1000ppmSO2、300ppmNO、20mg/m3Hg、3%O2，氨氮比为1:1，模拟烟气引入固定床反应器与复合材料反应，出口气体中的NO、NO2和SO2浓度采用多组分红外烟气分析仪检测，进出口气体中的Hg浓度采用冷原子吸收测汞仪检测；如图1所示，粉煤灰-氧化石墨烯复合材料同时脱硫脱硝脱汞实验中，60分钟之内，脱汞效率能保持在90%以上，脱硫效率保持在80%以上，脱硝效率则保持在75%以上。
实施例2
一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将Co(NO3)2与Na2CO3按摩尔比为1:1的比例混合并溶于去离子水中形成胶体溶液，在胶体溶液加入粉煤灰得到混合液A，混合液A中元素Co与粉煤灰的质量比为10:100，混合液A在冰浴条件下超声处理40min，然后在真空干燥箱中于110℃烘干，将干燥后的固体物质放在马弗炉中于500℃下焙烧3h，将焙烧后的产物进行等离子体放电处理，等离子体放电是将焙烧产物填装于介质阻挡放电反应器中, 通入氨气作为放电气体，在输入电压40V、放电频率50Hz条件下，进行等离子体放电处理5min，得到改性粉煤灰；
（2）取3g氧化石墨烯用去离子水洗净，在真空干燥箱中于110℃烘干，然后加入到60mL无水乙醇中超声浸渍35min，用氨水调节pH值至10后超声处理18min，超声功率为900W，每超声4s，间隔4s，得到混合液B；
（3）按照步骤（1）得到的改性粉煤灰和氧化石墨烯的质量比为2:1的比例，将步骤（1）的改性粉煤灰和步骤（2）的混合液B加入到三口烧瓶中，在室温条件下，以400r/min 的搅拌速度进行搅拌，通N2保护下反应5h，并在室温下静置27h，得到混合液C；
（4）将步骤（3）的混合液C转入水热反应釜中，在250℃下反应9h，反应后用去离子水洗涤沉淀至中性，然后在真空干燥箱内 110℃烘干；
（5）将步骤（4）的产物放入管式炉中，在氮气保护下，500℃焙烧90min，升温速率为5℃/min，随炉冷却后研磨，即得到改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料。
本实施例制备得到的改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的比表面积较大，为420.82㎡/g。
将粉煤灰-氧化石墨烯复合材料研磨并筛分成40-80目，温度为150℃，由模拟烟气系统配制模拟烟气，模拟烟气中1200ppmSO2、400ppmNO、30mg/m3Hg、5%O2，氨氮比为1:1.5，模拟烟气引入固定床反应器与吸收液反应，出口气体中的NO、NO2和SO2浓度采用多组分红外烟气分析仪检测，进出口气体中的Hg浓度采用冷原子吸收测汞仪检测；如图2所示，粉煤灰-氧化石墨烯复合材料同时脱硫脱硝脱汞实验中，60分钟之内，脱汞、脱硫效率能保持在90%以上，脱硝效率保持在85%以上。
实施例3
一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)将Co(NO3)2与Na2CO3按摩尔比为1:1的比例混合并溶于去离子水中形成胶体溶液，在胶体溶液加入粉煤灰得到混合液A，混合液A中元素Co与粉煤灰的质量比为15:100，混合液A在冰浴条件下超声处理50min，然后在真空干燥箱中于120℃烘干，将干燥后的固体物质放在马弗炉中于600℃下焙烧2h，将焙烧后的产物进行等离子体放电处理，等离子体放电是将焙烧产物填装于介质阻挡放电反应器中, 通入氨气作为放电气体，在输入电压50V、放电频率60Hz条件下，进行等离子体放电处理10min，得到改性粉煤灰；
（2）取5g氧化石墨烯用去离子水洗净，在真空干燥箱中于120℃烘干，然后加入到80mL无水乙醇中超声浸渍40min，用氨水调节pH值至11后超声处理20min，超声功率为1000W，每超声6s，间隔6s，得到混合液B；
（3）按照步骤（1）得到的改性粉煤灰和氧化石墨烯的质量比为3:1的比例，将步骤（1）的改性粉煤灰和步骤（2）的混合液B加入到三口烧瓶中，在室温条件下，以500r/min 的搅拌速度进行搅拌，通N2保护下反应4h，并在室温下静置30h，得到混合液C；
（4）将步骤（3）的混合液C转入水热反应釜中，在350℃下反应8h，反应后用去离子水洗涤沉淀至中性，然后在真空干燥箱内 120℃烘干；
（5）将步骤（4）的产物放入管式炉中，在氮气保护下， 600℃焙烧60min，升温速率为5℃/min，随炉冷却后研磨，即得到改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料。
将粉煤灰-氧化石墨烯复合材料研磨并筛分成40-80目，温度为250℃，由模拟烟气系统配制模拟烟气，模拟烟气中1500ppmSO2、500ppmNO、40mg/m3Hg、7%O2、氨氮比为1:2，模拟烟气引入固定床反应器与吸收液反应，出口气体中的NO、NO2和SO2浓度采用多组分红外烟气分析仪检测，进出口气体中的Hg浓度采用冷原子吸收测汞仪检测；如图3所示，粉煤灰-氧化石墨烯复合材料同时脱硫脱硝脱汞实验中，60分钟之内，脱汞效率能保持在90%以上，脱硫效率保持在80%以上，脱硝效率则保持在75%以上。
对比例1
将实施例3中步骤（1）制备得到的改性粉煤灰研磨并筛分成40-80目，温度为150℃，由模拟烟气系统配制模拟烟气，模拟烟气中1200ppmSO2、400ppmNO、30mg/m3Hg、5%O2，氨氮比为1:1.5，模拟烟气引入固定床反应器与吸收液反应，出口气体中的NO、NO2和SO2浓度采用多组分红外烟气分析仪检测，进出口气体中的Hg浓度采用冷原子吸收测汞仪检测；如图5所示，改性粉煤灰同时脱硫脱硝脱汞实验中，60分钟之内，脱汞效率能保持在80%以上，脱硫效率保持在70%以上，脱硝效率则保持在45%以上。
对比例2
将氧化石墨烯研磨并筛分成40-80目，温度为150℃，由模拟烟气系统配制模拟烟气，模拟烟气中1200ppmSO2、400ppmNO、30mg/m3Hg、5%O2，氨氮比为1:1.5，模拟烟气引入固定床反应器与吸收液反应，出口气体中的NO、NO2和SO2浓度采用多组分红外烟气分析仪检测，进出口气体中的Hg浓度采用冷原子吸收测汞仪检测；如图5所示，氧化石墨烯同时脱硫脱硝脱汞实验中，60分钟之内，脱汞效率能保持在65%以上，脱硫效率保持在55%以上，脱硝效率则保持在45%以上。

Claims (6)

1.一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将Co(NO3)2与Na2CO3按摩尔比为1:1的比例混合并溶于去离子水中形成胶体溶液，在胶体溶液加入粉煤灰得到混合液A，混合液A在冰浴条件下超声处理30-50min，然后100-120℃真空烘干，干燥后的固体物质400-600℃下焙烧2-5h，将焙烧后的产物进行等离子体放电处理得到改性粉煤灰；
（2）取1-5g氧化石墨烯用去离子水洗净，100-120℃真空烘干后加入到40-80mL无水乙醇中超声浸渍30-40min，用氨水调节pH值至9-11后超声处理15-20min，得到混合液B；
（3）按照步骤（1）得到的改性粉煤灰和氧化石墨烯的质量比为1:1-3:1的比例，将步骤（1）的改性粉煤灰和步骤（2）的混合液B混合，在室温条件下，以300-500r/min 的搅拌速度进行搅拌，N2保护下反应4-6h，并在室温下静置24h以上，得到混合液C；
（4）将步骤（3）的混合液C在150-350℃下反应8-10h，用去离子水洗涤沉淀至中性，然后100-120℃真空烘干；
（5）将步骤（4）的产物在氮气保护下，400-600℃焙烧60-120min，随炉冷却后研磨，即得到改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料。
2.根据权利要求1所述改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）混合液A中元素Co与粉煤灰的质量比为5-15:100。
3.根据权利要求1所述改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（1）等离子体放电是将焙烧产物填装于介质阻挡放电反应器中，通入氨气作为放电气体，在输入电压30-50V、放电频率40-60Hz条件下，进行等离子体放电处理1-10min。
4.根据权利要求1所述改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（2）超声功率为800-1000W，每超声2-6s，间隔2-6s。
5.根据权利要求1所述改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，步骤（5）升温速率为5℃/min。
6.权利要求1所述方法制备得到的改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料在同时脱除烟气中NOx、Hg和SO2的应用。
CN201811585863.4A 2018-12-25 2018-12-25 一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用 Active CN109675519B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811585863.4A CN109675519B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811585863.4A CN109675519B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109675519A CN109675519A (zh) 2019-04-26
CN109675519B true CN109675519B (zh) 2021-08-03

Family

ID=66188839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811585863.4A Active CN109675519B (zh) 2018-12-25 2018-12-25 一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109675519B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111701622A (zh) * 2020-06-29 2020-09-25 西安科技大学 脱硝脱汞用Cu-MOF-Fe粉煤灰催化剂的制备方法
CN111960711B (zh) * 2020-08-31 2021-03-19 黄勇 一种石墨烯复合矿山废渣生产绿色环保混凝土的方法
CN113171747A (zh) * 2021-06-02 2021-07-27 山西格盟中美清洁能源研发中心有限公司 一种用于吸附燃煤烟气中汞的高岭土基多孔材料的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101405322B1 (ko) * 2014-02-28 2014-06-11 부림산업개발(주) 상온 경화형 무기질 세라믹 도료 및 이를 이용한 도장 방법
CN104151725A (zh) * 2014-06-26 2014-11-19 合肥和安机械制造有限公司 一种输送石油用高压橡胶胶管专用填料及其制备方法
CN104785217B (zh) * 2015-04-22 2016-10-26 安徽工业大学 一种粉煤灰/氧化石墨烯复合吸附材料的制备方法
CN106747656B (zh) * 2016-12-15 2019-04-23 济南大学 一种水泥基材料表面吸波剂及具有吸波性能的水泥基材料的制备方法
CN108262032A (zh) * 2016-12-30 2018-07-10 海门市源美美术图案设计有限公司 一种改性石墨烯复合材料及其光催化作用
CN108997696A (zh) * 2018-07-12 2018-12-14 山东佳星环保科技有限公司 一种石墨烯增强碳纤维复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109675519A (zh) 2019-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109675519B (zh) 一种改性粉煤灰-氧化石墨烯复合材料的制备方法及应用
Xie et al. Plasma-catalyzed combined dynamic wave scrubbing: A novel method for highly efficient removal of multiple pollutants from flue gas at low temperatures
CN103894047B (zh) 烟气污染物控制一体化净化回收工艺
CN102489107B (zh) 一种微波间歇辐照活性炭脱硫脱硝的方法
CN104492424A (zh) 臭氧耦合MnO2/Al2O3催化氧化烟气中SO2制备硫酸的方法
CN103736393B (zh) 一种低温等离子体脱除氮氧化物的方法
CN101693162B (zh) 一种利用微波辐射下的活性炭对锅炉烟气同时脱硫脱硝的方法
CN107952449B (zh) 低温协同脱硝脱二噁英脱汞蜂窝状催化剂及其制备方法
CN102836636B (zh) 一种脱硫脱硝组合物、制备方法及其用途
CN103877839A (zh) 烟气污染物控制一体化净化工艺
CN102335589A (zh) 一种吸附剂及其制备方法和用途
CN102921278A (zh) 一种垃圾焚烧烟气多污染物协同控制的方法
Hao et al. An integrated dual-reactor system for simultaneous removal of SO2 and NO: Factors assessment, reaction mechanism and application prospect
CN110548378A (zh) 低温干式单塔同步治理烧结烟气二氧化硫、氮氧化物方法
CN109045958A (zh) 尿素和双氧水混合液联用sncr的烟气脱硝装置及方法
CN111939757A (zh) 一种低温烟气中氮氧化物的脱除方法
CN104524935A (zh) 单塔式双循环喷淋复合吸收装置及方法
CN107649121A (zh) 一种锰基脱硝催化剂的改性方法和改性锰基脱硝催化剂及制备方法
CN202876647U (zh) 一种燃煤锅炉及炉窑烟气的湿法脱硫脱硝装置
CN101920211B (zh) 一种用于低温催化氧化的半焦烟气脱硝剂的制备方法
CN203494380U (zh) 基于热烧结矿催化作用的烧结烟气氨法脱硫脱硝系统
CN113731114A (zh) 一种臭氧和活性炭联用脱除垃圾焚烧烟气污染物的系统及方法
CN105457464B (zh) 一种烧结烟气脱硫脱硝的工艺
CN112138525B (zh) 臭氧分级氧化结合湿法吸收实现同时脱硫脱硝的方法
CN202700337U (zh) 一种烧结烟气净化装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant