CN109847689A - 一种用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂及其制备方法 - Google Patents

一种用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂及其制备方法 Download PDF

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蔡铭
李阳
付康丽
杨成龙
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Abstract

本发明公开了一种用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂及其制备方法，由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的2wt.％‑20wt.％，该吸附剂能够同时实现烟气中三氧化硫及重金属的协同脱除，并制备简单、方便，成本低。

Description

一种用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂及其制 备方法
技术领域
本发明属于烟气污染物排放控制技术领域，涉及一种用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂及其制备方法。
背景技术
随着我国燃煤电厂SCR脱硝改造的全面实施，一定程度上造成SO3排放浓度的上升。烟气中三氧化硫的排放容易造成空预器、烟冷器等低温受热面的腐蚀；另外，三氧化硫是细微颗粒物的前驱体，易引起雾霾等天气，对生态环境和人类健康造成了严重威胁，三氧化硫的排放与控制引起越来越多的重视。除了三氧化硫之外，汞、砷、硒、铅等重金属等污染物的排放也日益引起人们的关注。
为控制燃煤机组的三氧化硫的排放，国内外已开展了大量的研究工作。专利103055684B等专利公告了在SCR前或空预器前的高温区喷入NaCO3/NaHCO3/Ca(OH)2等碱性物质的固体粉末或溶液。喷入碱剂的方法只能脱除烟气中的三氧化硫，无法脱除烟气中的汞等重金属污染物。
专利CN104043395B等公告了在空预器之后除尘器前的低温区喷入碳基吸附剂的方式脱除烟气中汞、砷、硒等重金属的方法及吸附剂。这些方法成本较高，而且在200度以上的中温区对汞等重金属的吸附效率低。如专利CN105664838 A等公告了非碳基的中温吸附剂，只能吸附重金属，不能吸附三氧化硫的缺点。
但上述的方法主要是三氧化硫或重金属单一污染物的脱除，无法实现二者的同时脱除。烟气中的三氧化硫、重金属虽然均可采用喷射药剂的方法脱除，但反应温度范围、吸附剂种类完全不同，同时脱除三氧化硫、重金属需要采用两套独立的脱除系统，系统复杂，投资运行成本高，无法实现二者的协同脱除。因此，亟需开发一种能够同时脱除三氧化硫、重金属的吸附剂，简化脱除系统，降低投资和运行成本。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂及其制备方法，该吸附剂能够同时实现烟气中三氧化硫及重金属的协同脱除，并制备简单、方便，成本低。
为达到上述目的，本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的2wt.％-20wt.％。
碱性物质为Ca(OH)2、CaO、Mg(OH)2、MgO及Na2CO3的一种或多种按任意比例混合的混合物。
活性组分为MnO2、CuO及Fe3O4的一种或多种按任意比例混合的混合物。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍1-3h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成50-100目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤2)中干燥及煅烧过程中，干燥温度为60-120℃，干燥时间为6-10h，煅烧温度为300-500℃，煅烧时间为2-3h。
步骤1)中的活性组分前驱体为Mn(NO3)2、Cu(NO3)2及Fe(NO3)3中的一种或多种按任意比例混合的混合物。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂及其制备方法在具体操作时，通过在碱性物质引入活性组分前驱体，然后通过干燥及煅烧，使得活性组分引入到碱性物质中，同时碱性物质与活性组分相互配合及协调，以形成复合物，从而在催化氧化重金属的同时，实现对三氧化硫的吸附。经试验，本发明所述的吸附剂能够在200℃-400℃的中温下实现烟气中三氧化硫及重金属的高效吸附，有效的降低三氧化硫及重金属脱除的投资成本及运行成本，并且制备过程较为简单，操作方便，具有良好的工业化应用前景。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例一
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的2wt.％。
碱性物质为Ca(OH)2。
活性组分为MnO2及Fe3O4按任意比例混合的混合物。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍1h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物，其中，干燥温度为60℃，干燥时间为6h，煅烧温度为300℃，煅烧时间为2h；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成50目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤1)中的活性组分前驱体为Mn(NO3)2及Fe(NO3)3按任意比例混合的混合物。
实施例二
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的20wt.％。
碱性物质为CaO。
活性组分为Fe3O4。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍3h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物，其中，干燥温度为120℃，干燥时间为10h，煅烧温度为500℃，煅烧时间为3h；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成100目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤1)中的活性组分前驱体为Fe(NO3)3。
实施例三
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的10wt.％。
碱性物质为Mg(OH)2。
活性组分为CuO。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍1-3h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物，其中，干燥温度为80℃，干燥时间为9h，煅烧温度为400℃，煅烧时间为2.5h；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成80目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤1)中的活性组分前驱体为Cu(NO3)2。
实施例四
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的5wt.％。
碱性物质为MgO。
活性组分为MnO2。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍1.2h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物，其中，干燥温度为70℃，干燥时间为7h，煅烧温度为3500℃，煅烧时间为2.2h；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成60目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤1)中的活性组分前驱体为Mn(NO3)2。
实施例五
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的18wt.％。
碱性物质为Na2CO3。
活性组分为CuO及Fe3O4按任意比例混合的混合物。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍2.5h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物，其中，干燥温度为100℃，干燥时间为9h，煅烧温度为450℃，煅烧时间为2.8h；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成90目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤1)中的活性组分前驱体为Cu(NO3)2及Fe(NO3)3按任意比例混合的混合物。
实施例六
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的8wt.％。
碱性物质为MgO及Na2CO3按任意比例混合的混合物。
活性组分为MnO2、CuO及Fe3O4按任意比例混合的混合物。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍1.3h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物，其中，干燥温度为75℃，干燥时间为7h，煅烧温度为380℃，煅烧时间为2.6h；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成75目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤1)中的活性组分前驱体为Mn(NO3)2、Cu(NO3)2及Fe(NO3)3按任意比例混合的混合物。
实施例七
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的15wt.％。
碱性物质为Mg(OH)2、MgO及Na2CO3按任意比例混合的混合物。
活性组分为Fe3O4。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍1.7h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物，其中，干燥温度为100℃，干燥时间为8h，煅烧温度为420℃，煅烧时间为2.8h；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成80目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤1)中的活性组分前驱体为Fe(NO3)3。
实施例八
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的2wt.％。
碱性物质为CaO、Mg(OH)2、MgO及Na2CO3按任意比例混合的混合物。
活性组分为CuO。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍3h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物，其中，干燥温度为120℃，干燥时间为6h，煅烧温度为500℃，煅烧时间为2h；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成50目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤1)中的活性组分前驱体为Cu(NO3)2。
实施例九
本发明所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的20wt.％。
碱性物质为Ca(OH)2、CaO、Mg(OH)2、MgO及Na2CO3按任意比例混合的混合物。
活性组分为MnO2。
本发明所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍3h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物，其中，干燥温度为120℃，干燥时间为6h，煅烧温度为500℃，煅烧时间为3h；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成100目的粉末，得用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
步骤1)中的活性组分前驱体为Mn(NO3)2。
在实际操作时，将本发明制得的吸附剂利用粉体输送与喷射装置将其喷入200℃-400℃的中温烟道中，可以同时脱除燃煤电站、工业锅炉或工业窑炉产生烟气中的三氧化硫、及汞/砷/硒等重金属污染物。

Claims (6)

1.一种用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂，其特征在于，由碱性物质及活性组分组成，其中，活性组分的质量为碱性物质质量的2wt.％-20wt.％。
2.根据权利要求1所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂，其特征在于，碱性物质为Ca(OH)2、CaO、Mg(OH)2、MgO及Na2CO3的一种或多种按任意比例混合的混合物。
3.根据权利要求1所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂，其特征在于，活性组分为MnO2、CuO及Fe3O4的一种或多种按任意比例混合的混合物。
4.一种权利要求1所述用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将碱性物质与含有活性组分前驱体的溶液浸渍1-3h，直至浸渍液完全浸入碱性物质为止，得混合产物；
2)对步骤1)得到的混合产物进行干燥及煅烧，得煅烧产物；
3)将步骤2)得到的煅烧产物研磨成50-100目的粉末，得用于脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂。
5.根据权利要求4所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤2)中干燥及煅烧过程中，干燥温度为60-120℃，干燥时间为6-10h，煅烧温度为300-500℃，煅烧时间为2-3h。
6.根据权利要求4所述的用于同时脱除烟气中三氧化硫、重金属的吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤1)中的活性组分前驱体为Mn(NO3)2、Cu(NO3)2及Fe(NO3)3中的一种或多种按任意比例混合的混合物。
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