一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法、产品及应用技术

本发明专利技术属于电厂烟气净化相关技术领域，并公开了一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法、产品及应用。该制备方法为向含Fe

【技术实现步骤摘要】
一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法、产品及应用
本专利技术属于电厂烟气净化相关
，更具体地，涉及一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法、产品及应用。
技术介绍
随着我国社会经济的快速发展、城市化水平的提高，导致越来越多的城市固体废弃物(MSW)不断产生，其带来的污染也在不断加重，而如何合理地处理这些废弃物已成为当下比较关注的问题之一。汞因其较强的毒性、持久性、挥发性及生物累积性而受到广泛关注，而燃煤电厂被认为是最大的人为汞排放源之一。烟气中的Hg0因其不溶于水和高挥发性无法被烟气净化装置去除，活性炭喷射技术(ACI)被认为是最有效的去除烟气中Hg0的方法。但原始活性炭较低的吸附能力造成喷射过程中较高的C/Hg比，使得ACI技术的成本较高。一种普遍的做法是利用硫和卤素浸渍改性，这可以大幅提高吸附剂的脱汞性能，但化学浸渍法改性耗时较长、工艺复杂、消耗大量的化学试剂，使得吸附剂的成本增加，这也限制了ACI技术的发展和普及。因此，有必要寻求一种价格低廉、性能较好的活性炭替代物来脱除燃煤烟气中的汞。生物质焦与活性炭性质类似但成本相对较低，在烟气脱汞方面显示出极大的应用潜能。它可由多种生物材料诸如杏仁壳、中药残渣、白木和桑树枝等热解制得并且成本相对较低，在烟气脱汞方面显示出极大的应用潜能，并且有研究表明经过卤素改性后的生物质焦具有较好的脱汞性能。CN201510220594.1公开了一种将含卤素的废弃物与生物质废弃物混合共热解，使废弃物中的卤素释放并固定于生物焦上，制备一种脱汞的废弃物衍生吸附剂的方法。然而进一步的研究表明，该工艺过程仍存在以下问题：其一，在实际应用中，吸附剂仅进行一次性喷射使用，无法循环利用从而极大地增加了电厂运行成本；其二，吸附剂富集在飞灰中增加了飞灰的含碳量，极大地降低了飞灰品质；此外，掺杂有吸附剂的飞灰作为混凝土使用的过程中，吸附剂中的Hg0可能会发生二次排放，污染环境。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺点，本专利技术提供了一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法、产品及应用，该制备方法通过将负载含Fe3+的生物质与含卤素废弃物混合共热解制备具有磁性的废弃物衍生脱汞吸附剂，在实现对部分城市固体废弃物资源化利用的同时，通过吸附剂的磁性分离性质将吸附剂与飞灰进行分离，不仅可以通过对分离得到的吸附剂循环利用达到降低运行成本的目的，而且可以提高燃煤电厂的飞灰质量，减少汞的二次排放。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法具体包括以下步骤：(ⅰ)以固液比5ml/g～15ml/g的比例向含Fe3+的溶液中添加生物质，并予以充分搅拌混合形成固液混合物；然后对该固液混合物进行分离，并对过滤获得的固体进行干燥处理，从而得到颗粒空隙中充分吸附有Fe3+的固态前驱体；(ⅱ)将步骤(ⅰ)中得到的所述固态前驱体与含卤素废弃物以质量比为1:1～8:1的比例充分混合，在保护气氛且温度为500℃～800℃的条件下执行热解10min～60min，使得所述含卤素废弃物上的卤素固定在生物质焦上生成脱汞吸附剂，与此同时吸附在固态前驱体颗粒空隙中的Fe3+生成具有磁性的Fe3O4，由此获得所述磁性废弃物衍生脱汞吸附剂。作为进一步优选地，所述含Fe3+的溶液为FeCl3、Fe2(SO4)3和Fe(NO3)3溶液中的一种或多种，并且所述含Fe3+的溶液摩尔浓度被优选设定为0.01wt.％～0.25wt.％。作为进一步优选地，所述生物质选自废弃纸张、废弃木料、废弃竹子和废棉中的一种或多种。作为进一步优选地，所述含卤素废弃物选自废弃的PVC、溴化环氧树脂、废弃印刷电路板和电子产品塑料外壳中的一种或多种；所述卤素为Cl或Br。作为进一步优选地，所述生物质和所述含卤素废弃物的粒径为80μm～300μm。按照本专利技术的另一方面，提供了一种利用上述磁性废弃物衍生脱汞吸附剂制备方法制备的磁性废弃物衍生脱汞吸附剂。按照本专利技术的另一方面，提供了一种利用上述磁性废弃物衍生脱汞吸附剂用于电厂烟气脱汞的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(a)向炉内喷射所述磁性废弃物衍生脱汞吸附剂，此磁性废弃物衍生脱汞吸附剂对烟气中的Hg0进行吸附后被除尘器捕集并富集在飞灰中；(b)利用所述磁性废弃物衍生脱汞吸附剂中具有磁性的Fe3O4对步骤(a)中的飞灰执行磁性分离处理，将吸附有Hg0的所述磁性废弃物衍生脱汞吸附剂从飞灰中分离出来并进行循环利用。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1.与传统的活性炭吸附剂相比，本专利技术所用的废弃物原料(含卤素废弃物、废弃生物质)来源广泛并且较易获得，并且在制备脱汞吸附剂的同时，也为实现城市固体废弃物的资源化利用提供了新的方法；2.含卤素废弃物与生物质共热解的过程中，卤素被加载到吸附剂中，既减少了卤素的排放，也使得吸附剂空隙结构增大和化学吸附能力增强，从而进一步提高了吸附剂脱汞效率；3.因为生物质负载了Fe3+，热解过程中引入了Fe3O4从而使得吸附剂具有磁性，在燃煤电厂喷入磁性废弃物衍生脱汞吸附剂脱汞后，可通过磁性分离的方法将吸附剂从飞灰中回收利用，既提高了飞灰的品质，减少飞灰再利用过程中汞的二次释放，又增加了电厂效益，减少电厂运行成本；并且热解过程中在Fe的催化下，混合物中更多的低分子物质挥发出来，形成了更多空隙结构，提高了吸附剂的脱汞效率；4.本专利技术的制备方法相对于传统吸附剂的制取，方法条件易控，制备周期较短，生成工序简单，后期不需要使用改性的化学药品，制造成本低，可实现磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的工业化生产。附图说明图1是本专利技术提出的磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法及其工艺流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。本专利技术提供了一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法、产品及应用，制备过程如图1所示：选取生物质和含卤素废弃物压碎并筛选出所需要颗粒，以固液比5ml/g～15ml/g的比例向含Fe3+的溶液中添加生物质，并予以充分搅拌混合形成固液混合物；然后对该固液混合物进行分离，并对过滤获得的固体进行干燥处理，从而得到颗粒空隙中充分吸附有Fe3+的固态前驱体；将所述固态前驱体与含卤素废弃物以质量比为1:1～8:1的比例充分混合，在保护气氛且温度为500℃～800℃的条件下执行热解10min～60min，使得所述含卤素废弃物上的卤素固定在生物质焦上生成脱汞吸附剂，与此同时吸附在固态前驱体颗粒空隙中的Fe3+生成具有磁性的Fe3O4，由此获得所述磁性废弃物衍生脱汞吸附剂。更具体地，热解过程中，在Fe的催化下，混合物中更多的低分子物质挥发出来，相较于只有含卤素废弃物与生物质的热解反应，形成了更多孔隙结构；除此之外，含卤素废弃物与生物质在热解过程中释放出含卤素物质，而卤素(形成C-Cl或C-Br官能团)被固定于产物中形成活性位点吸附Hg0；制备过程中磁性物质的引入过程为：在生物质上负载的含Fe3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(ⅰ)以固液比5ml/g～15ml/g的比例向含Fe3+的溶液中添加生物质，并予以充分搅拌混合形成固液混合物；然后对该固液混合物进行分离，并对过滤获得的固体进行干燥处理，从而得到颗粒空隙中充分吸附有Fe3+的固态前驱体；(ⅱ)将步骤(ⅰ)中得到的所述固态前驱体与含卤素废弃物以质量比为1:1～8:1的比例充分混合，在保护气氛且温度为500℃～800℃的条件下执行热解10min～60min，使得所述含卤素废弃物上的卤素固定在生物质焦上生成脱汞吸附剂，与此同时吸附在固态前驱体颗粒空隙中的Fe3+生成具有磁性的Fe3O4，由此获得所述磁性废弃物衍生脱汞吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(ⅰ)以固液比5ml/g～15ml/g的比例向含Fe3+的溶液中添加生物质，并予以充分搅拌混合形成固液混合物；然后对该固液混合物进行分离，并对过滤获得的固体进行干燥处理，从而得到颗粒空隙中充分吸附有Fe3+的固态前驱体；(ⅱ)将步骤(ⅰ)中得到的所述固态前驱体与含卤素废弃物以质量比为1:1～8:1的比例充分混合，在保护气氛且温度为500℃～800℃的条件下执行热解10min～60min，使得所述含卤素废弃物上的卤素固定在生物质焦上生成脱汞吸附剂，与此同时吸附在固态前驱体颗粒空隙中的Fe3+生成具有磁性的Fe3O4，由此获得所述磁性废弃物衍生脱汞吸附剂。2.如权利要求1所述的一种磁性废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述含Fe3+的溶液为FeCl3、Fe2(SO4)3和Fe(NO3)3溶液中的一种或多种；所述含Fe3+的溶液摩尔浓度被优选设定为0.01wt.％～0.25wt.％。3.如权利要求1或2所述的一种磁性废弃物衍生脱汞...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗光前，许洋，庞淇聪，邓芳芳，何双无，朱海露，史梦婷，胡靖远，姚洪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42