溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法及产品技术

本发明专利技术属于固体废弃物资源化利用相关技术领域，并具体公开了一种溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法及产品，该方法的具体步骤为将溴系阻燃废塑料和赤泥破碎后混合均匀获得反应原料，然后送入热解反应器中并在惰性气氛下热解获得固体反应物，最后破碎研磨制得脱汞吸附剂。本发明专利技术不仅成本低廉、原料来源广泛，同时具有制备工艺简单、生产成本低的优点，从而实现固体废弃物资源化处置和燃煤电厂污染物治理的双重目标；同时制备过程中不需要通过添加化学试剂进行改性，能够有效避免二次污染；此外，本发明专利技术的制备过程中生成C‑Br官能团和FeBr3极大提高了吸附剂对单质汞Hg

【技术实现步骤摘要】
溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法及产品
本专利技术属于固体废弃物资源化利用相关
，更具体地，涉及一种溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法及产品。
技术介绍
随着社会经济的发展，消费类电子产品更新换代的速度越来越快，随之产生的电子废弃物也越来越多，目前我国电子废弃物的产量已达到552万吨，其中电子废塑料占电子废弃物总量的30％，是电子废弃物的重要组成部分。电子废弃塑料中通常含有溴系阻燃剂，简单填埋和焚烧处理会产生大量有毒物质，如溴化氢、溴代二噁英等，对环境造成极大危害。赤泥是制铝工业提取氧化铝时排出的污染性废渣，一般平均每生产1吨氧化铝附带产生1吨～2吨赤泥，其主要成分为硅酸二钙、水化石榴石、氧化铝、氧化纳、氧化铁、氧化钙。而中国作为世界第四大氧化铝生产国，每年排放的赤泥达3000万吨以上。大量的赤泥不能充分有效地利用，只能大面积地堆场堆放，不仅占用了大量土地，也对环境造成了严重的污染。因此，对溴系阻燃废塑料和赤泥进行减量化、无害化及资源化利用具有十分重要的意义。汞是一种高毒性的环境污染物，会对人体的肝脏和肾脏造成严重损害，并会毒害胎儿神经系统影响发育。我国是全球汞排放最为严重的国家之一，而燃煤电厂是最主要的人为因素汞排放来源，占到总人为汞排放量的一半，因此减少燃煤电厂的汞排放量势在必行。燃煤烟气中的汞主要以颗粒汞(Hgp)、气态二价汞(Hg2+)和气态零价汞(Hg0)三种形态存在。Hgp一般可以由除尘装置去除，Hg2+较易溶于水，在湿法烟气脱硫系统中可去除约90％的Hg2+，而Hg0却易挥发、难吸附且难溶于水，湿法脱硫装置对其几乎没有去除作用。我国燃煤电站中Hg0所占的比例较高，因此控制燃煤电站共排放的关键技术在于如何有效地控制Hg0的排放。目前国内外主要采用活性炭喷射法控制Hg0的排放，但是成本太高，去除效果不理想；也有利用催化氧化法将烟气中的Hg0转化为Hg2+从而在湿法脱硫系统中一起脱除，然而目前很难找到高效且成本较低的催化剂。现有技术中对Hg0转化为Hg2+的化学处理方法提出了一些技术方案，其中添加卤素类氧化剂是一种较为有效的手段，CA2418578公开了一种直接将卤化物等盐类喷入热烟气中来强化零价汞的转化的方法，但这类物质的氧化活性较低，零价汞的氧化活性较弱，必须与其他吸附剂结合才能取得较好的效果，并且该上述方法会导致含卤素盐类的投加量加大，既造成原料浪费，又可能造成二次污染。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法及产品，该方法通过将溴系阻燃废塑料与赤泥进行热解，并对制备过程中的工艺条件如热解温度、混合质量比等参数进行设计，相应能够获得具有较高脱汞效率的脱汞吸附剂，因而尤其适用于电厂烟气脱汞之类的应用场合。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提出了一种溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(a)将溴系阻燃废塑料和赤泥破碎后混合均匀获得反应原料；(b)将所述步骤(a)中制备的反应原料送入热解反应器中，在惰性气氛下热解获得固体反应物和贫溴焦油；(c)将所述步骤(b)中制备的固体反应物破碎研磨制得脱汞吸附剂。作为进一步优选地，所述步骤(a)中的溴系阻燃废塑料为溴系阻燃HIPS废塑料、溴系阻燃ABS废塑料和溴化环氧树脂中的一种或多种，所述赤泥为制铝工业提取氧化铝时排出的废渣。作为进一步优选地，所述步骤(a)中溴系阻燃废塑料和赤泥破碎后的颗粒粒径优选为100μm～200μm。作为进一步优选地，所述步骤(a)中溴系阻燃废塑料与赤泥优选以1：1～9：1的质量比混合。作为进一步优选地，所述步骤(a)中溴系阻燃废塑料与赤泥进一步优选以3：1～6：1的质量比混合。作为进一步优选地，所述步骤(b)中热解反应的条件为以5℃/min～30℃/min的升温速率从室温升至400℃～600℃，并在该温度下保温1h～2h，热解反应的压力优选为1bar～10bar。作为进一步优选地，所述步骤(b)中惰性气氛优选为氮气或氦气中的一种或多种，载气流量优选为0.1L/min～1L/min。作为进一步优选地，所述脱汞吸附剂的粒径优选为50μm～100μm。作为进一步优选地，所述步骤(b)热解过程中产生的贫溴焦油作为清洁燃料进行利用。按照本专利技术的另一方面，提出了一种利用上述方法制备的脱汞吸附剂。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.本专利技术将溴系阻燃废塑料和赤泥作为原料制备脱汞吸附剂，不仅成本低廉、原料来源广泛，同时具有制备工艺简单、生产成本低的优点，从而实现固体废弃物资源化处置和燃煤电厂污染物治理的双重目标；并且赤泥可有效脱除气相焦油中的Br，使得生成的热解副产物贫溴焦油可以作为清洁燃料进行回收利用，具有较好的社会效益、经济效益和环境效益；2.同时，本专利技术制备脱汞吸附剂的过程中不需要通过添加化学试剂进行改性，能够避免使用化学试剂造成的二次污染，并且溴系阻燃废塑料中的Br比Cl等其它卤族元素的氧化性更强，具有更好的脱汞效果；3.此外，本专利技术的制备过程中溴系阻燃废塑料热解过程中生成热解焦并释放Br，一部分Br会与热解焦表面的官能团反应生成C-Br官能团，另一部分Br会与赤泥中的Fe2O3反应生成FeBr3并且负载在赤泥的多孔结构上，热解焦上的C-Br官能团和赤泥上的FeBr3协同作用，极大地提升了脱汞吸附剂对单质汞Hg0的化学氧化吸附能力；4.尤其是，本专利技术通过对制备过程中各反应条件如热解温度、溴系阻燃废塑料与赤泥的质量比进行优化，有效提高了脱汞吸附剂的脱汞效率；其中，热解温度过高会使得FeBr3分解为FeBr2从而影响其氧化性，并且C-Br官能团的化学键高温下也会断裂，使得焦炭中Br的含量降低，导致制得的吸附剂脱汞效率大幅下降；此外溴系阻燃废塑料需要适当过量，从而保证有足够的Br与Fe2O3反应生成FeBr3，但赤泥的质量也不能过少，因为赤泥可以抑制废塑料的热熔成团，从而增加焦炭的骨架结构，保证脱汞吸附剂有较好的空隙结构，提高其吸附能力；本专利技术通过设置在加热温度为400℃～600℃的条件下保温1～2小时，溴系阻燃废塑料与赤泥以1:1～9:1的质量比混合，由此保证制备的脱汞吸附剂脱汞效率在60％以上，最高的脱汞效率可以达到90％以上。附图说明图1是本专利技术提供的溴系阻燃废塑料与赤泥共混热解制备脱汞吸附剂的工艺流程示意图；图2是所述步骤b中进行热解实验的固定床反应装置示意图；图3是将本专利技术制备的脱汞吸附剂进行汞吸附实验的装置示意图。在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1：惰性气体、2：质量流量计、3：反应管、4：温度控制器、5：反应原料、6：电炉、7：焦油收集装置、8：冰盐、9：氮气、10：模拟烟气、11：汞分析仪、12：脱汞反应器、13：汞发生器、14：温度控制器。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(a)将溴系阻燃废塑料和赤泥破碎后混合均匀获得反应原料；(b)将所述步骤(a)中制备的反应原料送入热解反应器中，在惰性气氛下热解获得固体反应物和贫溴焦油；(c)将所述步骤(b)中制备的固体反应物破碎研磨制得脱汞吸附剂。

【技术特征摘要】
1.溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：(a)将溴系阻燃废塑料和赤泥破碎后混合均匀获得反应原料；(b)将所述步骤(a)中制备的反应原料送入热解反应器中，在惰性气氛下热解获得固体反应物和贫溴焦油；(c)将所述步骤(b)中制备的固体反应物破碎研磨制得脱汞吸附剂。2.如权利要求1所述的溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于，所述步骤(a)中的溴系阻燃废塑料为溴系阻燃HIPS废塑料、溴系阻燃ABS废塑料和溴化环氧树脂中的一种或多种，所述赤泥为制铝工业提取氧化铝时排出的废渣。3.如权利要求1或2所述的溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于，所述步骤(a)中溴系阻燃废塑料和赤泥破碎后的颗粒粒径优选为100μm～200μm。4.如权利要求1～3任意一项所述的溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备脱汞吸附剂的方法，其特征在于，所述步骤(a)中溴系阻燃废塑料与赤泥优选以1：1～9：1的质量比混合。5.如权利要求1～4任意一项所述的溴系阻燃废塑料与赤泥热解制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：于洁，孙路石，陈涛，巴彩玲，王贲，伍俊宇，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42