CN111888924A - 一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂及其制备方法，本发明属于脱硫剂技术领域，本发明采用离聚体聚合物作为脱硫清洁剂的主体成分，具有选择性高、吸收能力强、吸收速率快、可重复利用等优点，同时其结构形态可调，可以颗粒形式使用，可用于干法脱硫，具有脱硫效率高、硫容高、使用空速高、操作温度范围宽等特点,采用本发明公开的脱硫清洁剂吸收二氧化硫后溶解度小，不会在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象，对比现有的石灰石法脱硫、双碱法烟气脱硫则克服了容易结垢的缺点，可用于免烧砖隧道窑烟道气脱硫及臭气异味的净化。

Description

一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂及其制备方法
技术领域
本发明属于脱硫剂技术领域，具体涉及一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂及其制备方法。
背景技术
离子型聚合物又称离子交联聚合物，也称离聚体。它是在乙烯和丙烯酸等单体的共聚物主链上引入金属离子(如钠、钾、锌、镁等)进行交联而得的产品，例如离聚体萨林是由乙烯和甲基丙烯酸共聚物引人钠或锌离子进行交联而成的产品。由于大分子主链有离子键存在，使聚合物具有交联大分子的物理特性，在常温下强度高、韧性大，但在加热到一定温度时，其金属离子形成的交联链可离解，不影响其再次熔融加工，表现出热塑性，冷却后可再交联，所以是一种高强韧性的热塑性塑料。离聚体目前已应用于包装材料、油品黏度调节剂、体育用品中，但在固体脱硫剂中还鲜有应用。利用河道淤泥、建筑垃圾、工业废渣等废弃资源生产免烧转，具有一定的成本优势。然而以上固体废物，可能含有病原菌、寄生虫(卵)以及铜、锌、铅、汞等重金属和多氯联苯、二噁英、放射性核素等，以及难以降解的有机化合物，通过研究发现，河道淤泥中微生物的种类很多，有藻类、真菌类和细菌类，在隧道窑压制成型过程中，异味挥发，并未经过800℃以上高温烧结，淤泥中的病原微生物全部被杀灭，所以可以放心使用，淤泥制砖生产过程中产生延期污染。在制砖过程中需要烧煤，烧煤过程中要释放悬浮颗粒、二氧化硫和氮氧化合物，这些都是需要控制的大气污染物。这主要可以通过燃烧过程的脱硫来控制烧制过程中污染物的产生。脱硫工艺选用目前技术成熟的石灰-石膏湿法。烟气中的二氧化硫与石灰乳液中的氢氧化钙进行化学反应，被吸收脱除，最终产物为石膏。气体脱硫技术已有约70年的发展历史，但到目前为止仍不完善，湿法脱硫存在投资和运行费用高、脱硫产物难处理、易导致二次污染等缺点，干法脱硫效率、脱硫速率和选择性有待于提高。因此，研究开发新的具有高的SO2吸收选择性、SO2吸收效率和速率的可再生固体脱硫剂，仍然是废气脱硫领域有待进一步解决的问题。本领域技术人员亟待开发出一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂及其制备方法，满足现有的使用要求和市场需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂及其制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂，由包括以下重量份组分的物料经负载和干燥后制成：离聚体聚合物150~200份；促进剂100~150份；泡孔剂5~15份；水。
进一步的，所述促进剂为改性海鞘纤维素、改性细菌纤维素中的其中一种。
进一步的，所述泡孔剂包括碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸氢钠、偶氮二异丁腈中的一种或多种。
进一步的，所述离聚体聚合物的制备方法为：（a）在反应釜中加入90~100份二甲苯，加入0.05~0.1份过氧化二苯甲酰溶解，搅拌下升温至100~120℃，在0.4~0.5h内滴加丙烯酸28~32份，恒温反应1~2h，减压蒸馏脱除溶剂和未反应单体后，于80℃真空烘干10~12h即得聚丙烯酸，将所得聚丙烯酸配制成质量分数的30%水溶液；（b）称取盐酸胍11~12份、己二胺14~16份投入反应釜中，升温至160~180℃进行搅拌反应1~2h，后降温至15~20℃，与制得的聚丙烯酸质量分数的30%水溶液按质量比1∶2进行混合，在65~70℃下干燥22~24h，即得。
所述免烧砖隧道窑脱硫清洁剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）离聚体聚合物、促进剂、泡孔剂和水混合搅拌，得到负载产物；
（2）将所述负载产物进行干燥，得到脱硫吸收剂。
上述离离聚体聚合物和水的质量比为75：(150~200)。
进一步的，上述步骤（1）具体包括：
先将促进剂、泡孔剂和水混合，得到水溶液；之后将离聚体聚合物和所述水溶液搅拌反应，得到脱硫吸收剂。
进一步的，步骤（1）中，所述离聚体聚合物、促进剂、泡孔剂和水先在800~900r/min的搅拌速度下混合搅拌3~5min，之后再在400~500r/min的搅拌速度下混合搅拌3~5min。
进一步的，所述干燥的温度为80~90℃。
本发明的有益效果：
本发明使用离聚体聚合物和促进剂改性纤维素制备脱硫清洁剂，辅以泡孔剂，原材料来源广泛，固态聚合物的比表面积远大于气液分散系统的比表面积，同时气固相的扩散速率快。因此，固态的离子液体聚合物离聚体聚合物对SO2的吸收/脱吸性能效果好，因而更适用于脱硫清洁，且脱硫清洁剂自身附带胍组分，具有良好的清洁除臭作用，更适合免烧砖使用，免烧砖因其原料废弃物、污泥释放的臭气、异味得到改善。在吸收过程中，扩散到聚合物颗粒表面的SO2，气体首先被物理吸附；物理吸附的SO2进一步向聚合物中扩散，溶解到聚合物中，发生物理吸收，溶解了SO2的聚合物与SO2的相容性增大，更有利SO2扩散和物理吸收的进行；物理吸收的SO2很容易与离聚体聚合物侧链上胍阳离子上的胺基活性位产生化学键合，从而发生化学吸收。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明公开了的脱硫清洁剂具有选择性高、吸收能力强、吸收速率快、可重复利用等优点，同时其结构形态可调，可以颗粒形式使用，用于干法脱硫，具有脱硫效率高、硫容高、使用空速高、操作温度范围宽等特点,采用本发明公开的脱硫清洁剂吸收二氧化硫后溶解度小，不会在脱硫塔内及管道内形成结垢、堵塞现象，对比现有的石灰石法脱硫、双碱法烟气脱硫则克服了容易结垢的缺点，可用于免烧砖隧道窑烟道气脱硫及臭气异味的净化。
具体实施方式
实施例1
本发明是通过以下技术方案实现的：
一、制备离聚体聚合物：（a）在反应釜中加入100份二甲苯，加入0.1份过氧化二苯甲酰溶解，搅拌下升温至120℃，在0.5h内滴加丙烯酸32份，恒温反应2h，减压蒸馏脱除溶剂和未反应单体后，于80℃真空烘干12h即得聚丙烯酸，将所得聚丙烯酸配制成质量分数的30%水溶液；（b）称取盐酸胍12份、己二胺16份投入反应釜中，升温至180℃进行搅拌反应2h，后降温至20℃，与制得的聚丙烯酸质量分数的30%水溶液按质量比1∶2进行混合，在70℃下干燥24h，即得；二、按以下重量份组分的物料称量：离聚体聚合物200份；促进剂改性海鞘纤维素150份；水；泡孔剂碳酸氢铵15份，离聚体聚合物和水的质量比为75∶200；三、制备免烧砖隧道窑脱硫清洁剂，包括以下步骤：（1）离聚体聚合物、促进剂、泡孔剂和水混合搅拌，先将促进剂、泡孔剂和水混合，得到水溶液；之后将离聚体聚合物和所述水溶液搅拌反应，所述离聚体聚合物、促进剂、泡孔剂和水先在900r/min的搅拌速度下混合搅拌5min，之后再在500r/min的搅拌速度下混合搅拌5min，所述干燥的温度为90℃，得到脱硫吸收剂，得到负载产物；（2）将所述负载产物进行干燥，得到脱硫吸收剂。
经测定，烟气中SO2起始浓度为3000mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为155mg/Nm3。在反应釜中，加入15份的海鞘纤维素，缓慢加入经乙质量分顺10%辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液40份搅拌0.5h后，加入质量分数为3%NaOH溶液15份，继续搅拌0.5h，调节体系pH值至7.0，70℃烘箱内干燥，烘干，粉碎得改性海鞘纤维素。
实施例2
一、制备离聚体聚合物：（a）在反应釜中加入90份二甲苯，加入0.05份过氧化二苯甲酰溶解，搅拌下升温至100℃，在0.4h内滴加丙烯酸28份，恒温反应1h，减压蒸馏脱除溶剂和未反应单体后，于80℃真空烘干10h即得聚丙烯酸，将所得聚丙烯酸配制成质量分数的30%水溶液；（b）称取盐酸胍11份、己二胺14份投入反应釜中，升温至160℃进行搅拌反应1h，后降温至15℃，与制得的聚丙烯酸质量分数的30%水溶液按质量比1∶2进行混合，在65℃下干燥22h，即得；二、按以下重量份组分的物料称量：离聚体聚合物200份；促进剂改性细菌纤维素100份；水；泡孔剂碳酸氢钠5份，离聚体聚合物和水的质量比为75∶150；三、制备免烧砖隧道窑脱硫清洁剂，包括以下步骤：（1）离聚体聚合物、促进剂、泡孔剂和水混合搅拌，先将促进剂、泡孔剂和水混合，得到水溶液；之后将离聚体聚合物和所述水溶液搅拌反应，所述离聚体聚合物、促进剂、泡孔剂和水先在800r/min的搅拌速度下混合搅拌3min，之后再在400r/min的搅拌速度下混合搅拌3min，所述干燥的温度为80℃，得到脱硫吸收剂，得到负载产物；（2）将所述负载产物进行干燥，得到脱硫吸收剂。
经测定，烟气中SO2起始浓度为3500mg/Nm3，烟气经过脱硫后，烟气中SO2浓度为173mg/Nm3。
在反应釜中，加入15份的细菌纤维素，缓慢加入经乙质量分顺10%辛烯基琥珀酸酐乙醇溶液40份搅拌0.5h后，加入质量分数为3%NaOH溶液15份，继续搅拌0.5h，调节体系pH值至7.0，70℃烘箱内干燥，烘干，粉碎得，改性细菌纤维素，细菌纤维素购自北京观澜科技有限公司。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，在步骤二中未添加泡孔剂碳酸氢钠，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，在步骤二中未添加促进剂改性细菌纤维素，除此外的方法步骤均相同。
表1实施例1-2和对比例1-2脱硫清洁剂的性能测试结果
项目 实施例1 实施例2 对比例1 对比例2
堆积密度g/cm<sup>3</sup> 0.92 0.91 0.92 0.77
硫溶pH8.5g/L 0.63 0.65 0.56 0.57
热分解温度℃ 221 220 222 220
注：堆积密度测定按GB/T4472规定的方法进行测定；硫溶测定用脱硫剂和pH=8.5的碱液（碳酸钠液）配成30ppm的1 L碱液，在标准温度下，将硫磺粉末注入其中，经搅拌充分溶解后，静止5h，再过滤出不溶的硫磺粉干燥称重，求出硫磺粉溶入碱液中的克数。

Claims (9)

1.一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂，其特征在于，由包括以下重量份组分的物料经负载和干燥后制成：离聚体聚合物150~200份；促进剂100~150份；泡孔剂5~15份；水。
2.根据权利要求1所述的一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂，其特征在于，所述促进剂为改性海鞘纤维素、改性细菌纤维素中的其中一种。
3.根据权利要求1所述的一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂，其特征在于，所述泡孔剂包括碳酸铵、碳酸氢铵、碳酸氢钠、偶氮二异丁腈中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂，其特征在于，所述离聚体聚合物的制备方法为（a）在反应釜中加入90~100份二甲苯，加入0.05~0.1份过氧化二苯甲酰溶解，搅拌下升温至100~120℃，在0.4~0.5h内滴加丙烯酸28~32份，恒温反应1~2h，减压蒸馏脱除溶剂和未反应单体后，于80℃真空烘干10~12h即得聚丙烯酸，将所得聚丙烯酸配制成质量分数的30%水溶液；（b）称取盐酸胍11~12份、己二胺14~16份投入反应釜中，升温至160~180℃进行搅拌反应1~2h，后降温至15~20℃，与制得的聚丙烯酸质量分数的30%水溶液按质量比1∶2进行混合，在65~70℃下干燥22~24h，即得。
5.一种免烧砖隧道窑脱硫清洁剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）离聚体聚合物、促进剂、泡孔剂和水混合搅拌，得到负载产物；
（2）将所述负载产物进行干燥，得到脱硫吸收剂。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述离离聚体聚合物和水的质量比为75：(150~200)。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）具体包括：先将促进剂、泡孔剂和水混合，得到水溶液；之后将离聚体聚合物和所述水溶液搅拌反应，得到脱硫吸收剂。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述离聚体聚合物、促进剂、泡孔剂和水先在800~900r/min的搅拌速度下混合搅拌3~5min，之后再在400~500r/min的搅拌速度下混合搅拌3~5min。
9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述干燥的温度为80~90℃。
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