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一种从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法技术

技术编号:19494529 阅读:39 留言:0更新日期:2018-11-20 23:15
本发明专利技术提供了一种从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法,属于工业烟气污染物控制领域,该方法包括以下步骤:1)含汞烟气经过Ag‑SiO2@Co3O4催化剂的作用,将烟气中零价汞催化氧化为离子态汞;2)烟气经过湿法脱硫系统,离子态汞同时被吸收进入脱硫液;3)向脱硫液中加入巯基改性壳聚糖凝胶,将离子态汞吸附在凝胶上;4)用过滤的方法将凝胶与脱硫液分离,实现汞的分离。本发明专利技术所用的催化剂能将烟气中零价汞氧化为离子态汞,通过湿法脱硫系统将烟气中离子态汞去除;所用的凝胶能够将脱硫液中离子态汞分离,避免了离子态汞被脱硫液中的亚硫酸根离子还原为零价汞重新释放到空气中。本发明专利技术对于解决从烟气中去除零价汞并固定汞离子问题效果较好。

【技术实现步骤摘要】
一种从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法
本专利技术属于烟气重金属污染物控制领域,具体涉及一种从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法。
技术介绍
汞是一种具有生物累积性的重金属污染物,可以通过食物链逐渐聚集到高等生物体中,并且还可以通过呼吸道、皮肤等不同方式进入人体,引起中毒。汞污染已经成为全球性污染问题之一,引起了人们的高度重视,2017年正式实施的《水俣公约》就是为了最大限度减少人为汞排放。我国被多数国家及研究者认为是世界上最大的汞排放国,贡献量占30%以上,我国政府面临着巨大的履约压力。在我国,燃煤电厂是汞污染最大的排放源,控制燃煤燃气零价汞的排放对我国履约有重要意义。燃煤过程产生的烟气中有零价汞(Hg0)、离子态汞(Hg2+)以及颗粒态汞(HgP)。目前存在的烟气处理装置,如除尘装置能够捕集HgP;在湿法烟气脱硫的同时,Hg2+容易溶解在水中的性质被去除进入脱硫石膏和脱硫液中。但是Hg0不仅易挥发而且难溶在水中,所以很难从烟气中被去除,而且在我国燃煤中氯的含量非常低,这也导致了烟气中Hg0含量非常高。因此控制Hg0的排放是技术热点和难点。另外,进入到脱硫系统中的Hg2+,在脱硫液中亚硫酸根的作用下,部分被还原成Hg0,重新释放到空气中,造成二次污染,因此需要将脱硫石膏或脱硫液中Hg2+进行固定或回收。
技术实现思路
为解决上述技术问题,本专利技术提供一种从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法,该方法具有处理效果好、有效避免汞二次污染问题等优点。本专利技术的技术方案为:一种从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法,包括以下步骤:(1)烟气零价汞的催化氧化:含汞烟气经过除尘后,烟气中零价汞在Ag-SiO2@Co3O4催化剂作用下,催化氧化成为为离子态汞,得到一级处理烟气;(2)洗涤一级处理烟气:将一级处理烟气进行湿式洗涤,一级处理烟气中的离子态汞进入到洗涤液中;(3)离子态汞的固定:向洗涤液中加入巯基改性壳聚糖凝胶,对洗涤液中的离子态汞进行吸附去除;(4)汞的分离:将步骤(3)吸附汞例子后的凝胶进行分离,实现汞的分离。优选地,所述催化剂的作用方式为固定催化床、催化剂喷射中的一种,作用的烟气温度为150-300℃。进一步地,步骤(1)中的Ag-SiO2@Co3O4催化剂的制备方法包括以下步骤:①将CoCl2溶解在乙二醇中,并与聚乙二醇、无水醋酸钠混合,CoCl2、乙二醇、聚乙二醇和无水醋酸钠的用量比为:1g∶(20-40)ml∶(0.7-1.4)g∶(1.5-3.0)g;混合物在180-220℃高压反应釜中反应8-10h,得到粗品A,粗品A再经乙醇、超纯水清洗3-5次,在真空60-80℃下烘6-8h得到Co3O4;②将Co3O4浸入到乙醇中,加入硅酸四乙酯和氨水常温下持续搅拌3h反应得到粗品B,其中Co3O4、乙醇、硅酸四乙酯、氨水的用量比为:1g∶(80-120)ml∶(4-8)ml∶(60-90)ml,粗品B再经乙醇、超纯水清洗3-5次,真空60-80℃干燥得到Co3O4@SiO2复合材料;③将Co3O4@SiO2复合材料浸入到硝酸银溶液中,加入聚乙烯吡咯烷酮,得到粗品C,其中Co3O4@SiO2、硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮的质量比为:1g∶(0.016-0.16)g∶(1-2)g,经超声30min、100-120℃干燥5-6h后,在350-450℃下煅烧2-4h得到Ag-SiO2@Co3O4催化剂。进一步地,步骤(2)中使用的湿式洗涤过程是指湿法脱硫方法,为石灰/石灰石法脱硫、钠碱脱硫、双碱法脱硫、氧化镁法脱硫、双氧水脱硫方法中的一种。进一步地,步骤(3)中使用的巯基改性壳聚糖凝胶的制备方法包括以下步骤:①将壳聚糖加入浓度为的3%醋酸溶液,搅拌至完全溶解,再加入3%的戊二醛,其中壳聚糖、醋酸、戊二醛的用量比为1g∶(60-100)ml∶(0.5-1.0)ml,完全溶解后于60℃恒温水浴中恒温1-2h后得到壳聚糖水凝胶;②将壳聚糖水凝胶、3-巯基丙酰胺溶于二氯甲烷中,依次加入二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶,其中壳聚糖水凝胶、3-巯基丙酸、二氯甲烷、二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶的用量比为1g∶(20-40)ml∶(60-80)ml∶(1-2)g∶(2-4)g,上述搅拌均匀后在室温反应24h,经过滤得到固体粗品A;③将粗品固体A用二甲基甲酰胺洗涤3-5次后得到固体B;将固体B溶解在1%乙酸溶液中,离心后取上清液,加入丙酮反应得到絮状物C,其中粗品固体A、二甲基甲酰胺、1%乙酸溶液、丙酮的用量比为1g∶20ml∶40ml∶10ml,在真空条件下60℃干燥3h得到巯基改性壳聚糖凝胶。进一步地,步骤(3)中加入巯基改性壳聚糖凝胶的量为质量浓度0.5~3%。进一步地,步骤(4)中所述的凝胶分离操作,使用筛网分离装置、离心分离装置或膜分离装置中的一种。以Ag-SiO2@Co3O4为催化剂,将烟气中零价汞催化氧化成离子态汞,并用巯基改性壳聚糖凝胶吸附的方法使湿式洗涤过程吸收的离子态汞固定并分离,能够同时解决烟气零价汞难去除和湿式脱硫系统中离子态汞易被还原释放造成二次污染的问题,涉及的反应机理包括:(1)在150-300℃烟气下,催化剂中Ag和Co能够催化氧气分子产生原子氧,原子氧能够快速高效的将零价汞氧化为离子态汞;催化剂中SiO2能更好的将Ag分散,以提高催化剂活性;(2)壳聚糖凝胶本身即具有很强的吸附性,巯基改性的壳聚糖凝胶中含有大量的氨基和巯基,能更稳定的吸附离子态汞。与现有研究较成熟的以SCR脱硝协同除汞技术相比,本专利技术具有以下优点:(1)本专利技术利用Ag-SiO2@Co3O4复合材料为催化剂将零价汞转化为离子态汞,汞的转化效率达到90%以上。(2)本专利技术所使用的催化剂既可以作为固定床,也可以以喷射的形式与烟气汞进行接触,并且本催化剂为磁性材料,能够利用除尘器进行回收,并利用磁分离技术从飞灰中分离出来,重复利用。(3)本专利技术所使用的巯基改性壳聚糖凝胶,具有更大的吸附容量,能够快速高效地固定液相中Hg2+,确保催化氧化产生的Hg2+在液相中不被还原而再次释放,实现汞二次污染问题的安全有效解决。附图说明图1为本专利技术采用的工艺流程示意图。其中,1.催化床进口,2.催化剂层,3.催化床出口,4.除尘器,5.脱硫塔入口,6.喷淋系统,7.脱硫塔出口,8.石膏脱水/脱硫液,9.吸附/分离,10.凝胶加入口。具体实施方式下面,对本专利技术的实施方式进行说明。实施例1一种从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法,该方法技术流程如图1所示,该方法具体包括以下步骤:(1)烟气零价汞的催化氧化。①先制备催化剂:将2gCoCl2溶解在60ml乙二醇中,加入2g聚乙二醇和4g无水醋酸钠,混合均匀后将混合物转移到高压反应釜中,在200℃下反应10h将得到的产品用乙醇、超纯水清洗反复冲洗3次,在真空60℃下烘8h得到Co3O4;取1gCo3O4浸入到100ml乙醇中,加入6ml硅酸四乙酯和80ml氨水,常温下持续搅拌3h反应得到的产品再用乙醇、超纯水清洗反复冲洗3次,真空60℃干燥得到Co3O4@SiO2复合材料;将1gCo3O4@SiO2复合材料浸入到0.16g硝酸银溶液中,加入1.5g聚乙烯吡咯烷酮,得到粗品C,经超声30min、120℃干燥本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)零价汞的催化氧化:含汞烟气经过除尘后,烟气中零价汞在Ag‑SiO2@Co3O4催化剂作用下,催化氧化成为为离子态汞,得到一级处理烟气;(2)洗涤一级处理烟气:将一级处理烟气进行湿式洗涤,一级处理烟气中的离子态汞进入到洗涤液中;(3)离子态汞的固定:向洗涤液中加入巯基改性壳聚糖凝胶,对洗涤液中的离子态汞进行吸附去除;(4)汞的分离:将步骤(3)中吸附离子态汞的凝胶进行分离。

【技术特征摘要】
1.一种从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)零价汞的催化氧化:含汞烟气经过除尘后,烟气中零价汞在Ag-SiO2@Co3O4催化剂作用下,催化氧化成为为离子态汞,得到一级处理烟气;(2)洗涤一级处理烟气:将一级处理烟气进行湿式洗涤,一级处理烟气中的离子态汞进入到洗涤液中;(3)离子态汞的固定:向洗涤液中加入巯基改性壳聚糖凝胶,对洗涤液中的离子态汞进行吸附去除;(4)汞的分离:将步骤(3)中吸附离子态汞的凝胶进行分离。2.根据权利要求1所述的从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法,其特征在于,步骤(1)中所述Ag-SiO2@Co3O4催化剂的作用方式为固定催化床,作用的烟气温度为150-300℃。3.根据权利要求1或2所述的从烟气中去除零价汞并固定离子汞的方法,其特征在于,所述Ag-SiO2@Co3O4催化剂的制备方法包括:①将CoCl2溶解在乙二醇中,并与聚乙二醇、无水醋酸钠混合,CoCl2、乙二醇、聚乙二醇和无水醋酸钠的用量比为:1g∶(20-40)ml∶(0.7-1.4)g∶(1.5-3.0)g;混合物在180-220℃高压反应釜中反应8-10h,得到粗品A,粗品A再经乙醇、超纯水清洗3-5次,在真空60-80℃下烘6-8h得到Co3O4;②将Co3O4浸入到乙醇中,加入硅酸四乙酯和氨水常温下持续搅拌3h反应得到粗品B,其中Co3O4、乙醇、硅酸四乙酯、氨水的用量比为:1g∶(80-120)ml∶(4-8)ml∶(60-90)ml,粗品B再经乙醇、超纯水清洗3-5次,真空60-80℃干燥得到Co3O4@SiO2复合材料;③将Co3O4@SiO2复合材料浸入到硝酸银溶液中,加入聚乙烯吡咯烷酮,得到粗品C,其中Co3O4@SiO2、硝酸银、聚乙烯吡咯烷酮的质量比为:1g∶(0.016-0.16)g∶(1...

【专利技术属性】
技术研发人员:高礼何俊杨志勇马永鹏张肖静李媛孙兆军
申请(专利权)人:宁夏大学
类型:发明
国别省市:宁夏,64

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