一种改性碳基吸附剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种改性碳基吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：碳基吸附剂的制备：将尿素置于加盖坩埚中并放入马弗炉内煅烧，然后自然冷却至室温，得到氮化碳粉末；步骤2：碳基吸附剂的改性：将二水氯化铜溶解在去离子水中得到氯化铜溶液，将步骤1制备的氮化碳加入到氯化铜溶液中，混合均匀，将所得悬浮液移至干燥箱中烘干，然后将所得固体研磨，所得产物即为改性碳基吸附剂。本发明专利技术提供了一种在常温常压下通过等体积浸渍法制备改性碳基吸附剂的方法，使用二水氯化铜、尿素作为反应物，反应溶剂为去离子水，制备得到具有比表面积大，稳定性好，吸附力强的新型吸附剂。

A Modified Carbon-based Adsorbent and Its Preparation Method and Application

【技术实现步骤摘要】
一种改性碳基吸附剂及其制备方法与应用
本专利技术涉及环境污染治理领域，具体涉及一种改性碳基吸附剂及其制备方法与应用。
技术介绍
汞作为一种金属元素，不仅在环境中分布广泛，而且在诸多行业具有很广泛的用途。因此汞在地球上的各个生态系统中广泛存在，且其流动和转移的范围也具有全球性，而汞在生态系统中多易形成甲基汞，富集于水生生物中，并通过食物链富集和转移，最终对人类健康造成巨大的危害。按汞的来源划分，可以分为天然排放源和人为排放源。作为人为汞排放源中占汞排放比例最大的燃煤电厂，对汞排放的要求必须提高。汞在烟气中有三种形态：颗粒汞，二价汞和气态单质汞。二价汞由于易溶于水，可以在湿法脱硫装置中被捕获，颗粒汞可以通过静电除尘器或布袋除尘器等除尘装置得到去除，但气态单质汞由于难溶于水且挥发性强，难以被有效脱出。目前脱除气态单质汞最常用的技术为烟道活性炭喷射技术，但活性炭喷射技术存在着经济性较差，汞容量低等缺点，限制了它的进一步商业应用，因而开发一种经济高效的吸附剂成为当务之急。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种改性碳基吸附剂及其制备方法与在单质汞脱除方面的应用，以克服上述现存技术存在的缺陷。为了达到上述目的，本专利技术提供了一种改性碳基吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：碳基吸附剂的制备：将尿素置于加盖坩埚中并放入马弗炉内煅烧，然后自然冷却至室温，得到氮化碳粉末；步骤2：碳基吸附剂的改性：将二水氯化铜溶解在去离子水中得到氯化铜溶液，将步骤1制备的氮化碳加入到氯化铜溶液中，混合均匀，将所得悬浮液移至干燥箱中烘干，然后将所得固体研磨，所得产物即为改性碳基吸附剂。优选地，所述步骤1中尿素在马弗炉中以5℃/min的升温速率升温至550℃后，煅烧2h。优选地，所述步骤2中氯化铜溶液中氯化铜的浓度为0.0011～0.0062g/mL。优选地，所述步骤2中二水氯化铜与氮化碳的质量比为0.005～0.027：0.4。优选地，所述步骤2中烘干温度为70℃，烘干时间为20～24h。本专利技术还提供了上述方法制备的改性碳基吸附剂。本专利技术还提供了上述方法制备的改性碳基吸附剂在烟气脱汞吸附剂中的应用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术提供了一种在常温常压下通过等体积浸渍法制备改性碳基吸附剂的方法，使用二水氯化铜、尿素作为反应物，反应溶剂为去离子水，制备得到具有比表面积大，稳定性好，吸附力强的新型吸附剂。本专利技术所制备的吸附剂通过将吸附剂放置于燃煤电厂尾部烟道中能够有效脱除烟气中的单质汞，在120℃条件下脱汞效率可以达到97％，效率明显高于传统的活性炭吸附剂。附图说明图1为本专利技术中实施例1、实施例2和实施例3的脱汞效率图；图2为本专利技术中实施例1、实施例2和实施例3的XRD图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1本实施例提供了一种改性碳基吸附剂，其具体制备步骤如下：步骤1：碳基吸附剂的制备：将10g尿素置于加盖坩埚中并放入马弗炉内以5℃/min的升温速率升温至550℃后，煅烧2h，然后自然冷却至室温，得到氮化碳粉末；步骤2：碳基吸附剂的改性：将0.005g二水氯化铜溶解在3.5mL去离子水中得到氯化铜溶液，将0.4g步骤1制备的氮化碳加入到氯化铜溶液中，混合均匀，将所得悬浮液移至干燥箱中70℃烘干24h，然后将所得固体研磨至40-80目，所得产物即为改性碳基吸附剂。对所制备的吸附剂进行X射线衍射分析(XRD)，由图2可知制备的吸附剂为氮化碳材料，同时由于氯化铜的引入改变了氮化碳层状结构的层间距，使其在27.4°的衍射峰右移。实施例2本实施例提供了一种改性碳基吸附剂，具体制备步骤如下：步骤1：碳基吸附剂的制备：将10g尿素置于加盖坩埚中并放入马弗炉内以5℃/min的升温速率在550℃下煅烧2h，然后自然冷却至室温，得到氮化碳粉末；步骤2：碳基吸附剂的改性：将0.016g二水氯化铜溶解在3.5mL去离子水中得到氯化铜溶液，将0.4g步骤1制备的氮化碳加入到氯化铜溶液中，混合均匀，将所得悬浮液移至干燥箱中70℃烘干24h，然后将所得固体研磨至40-80目，所得产物即为改性碳基吸附剂。对所制备的吸附剂进行X射线衍射分析(XRD)，由图2可知制备的吸附剂为氮化碳材料，同时由于氯化铜的引入改变了氮化碳层状结构的层间距，使其在27.4°的衍射峰右移。实施例3本实施例提供了一种改性碳基吸附剂，具体制备步骤如下：步骤1：碳基吸附剂的制备：将10g尿素置于加盖坩埚中并放入马弗炉内以5℃/min的升温速率在550℃下煅烧2h，然后自然冷却至室温，得到氮化碳粉末；步骤2：碳基吸附剂的改性：将0.027g二水氯化铜溶解在3.5mL去离子水中得到氯化铜溶液，将0.4g步骤1制备的氮化碳加入到氯化铜溶液中，混合均匀，将所得悬浮液移至干燥箱中70℃烘干24h，然后将所得固体研磨至40-80目，所得产物即为改性碳基吸附剂。对所制备的吸附剂进行X射线衍射分析(XRD)，由图2可知制备的吸附剂为氮化碳材料，同时由于氯化铜的引入改变了氮化碳层状结构的层间距，使其在27.4°的衍射峰右移。对实施例1～3得到改性碳基吸附剂的进行了固定床烟气汞脱除实验：将50mg实施例中所制备的吸附剂加入到固定床评价试验台架，在初始汞浓度为55μg/m3，反应温度120℃条件下，与在氮气气氛下的汞蒸气进行反应，反应90min后实施例1的脱汞效率为85％左右，实施例2的脱汞效率在97％左右，实施例3的脱汞效率在95％左右，所有实施例脱除单质汞的性能明显高于传统的活性炭材料。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改性碳基吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：碳基吸附剂的制备：将尿素置于加盖坩埚中并放入马弗炉内煅烧，然后自然冷却至室温，得到氮化碳粉末；步骤2：碳基吸附剂的改性：将二水氯化铜溶解在去离子水中得到氯化铜溶液，将步骤1制备的氮化碳加入到氯化铜溶液中，混合均匀，将所得悬浮液移至干燥箱中烘干，然后将所得固体研磨，所得产物即为改性碳基吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种改性碳基吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：碳基吸附剂的制备：将尿素置于加盖坩埚中并放入马弗炉内煅烧，然后自然冷却至室温，得到氮化碳粉末；步骤2：碳基吸附剂的改性：将二水氯化铜溶解在去离子水中得到氯化铜溶液，将步骤1制备的氮化碳加入到氯化铜溶液中，混合均匀，将所得悬浮液移至干燥箱中烘干，然后将所得固体研磨，所得产物即为改性碳基吸附剂。2.如权利要求1所述改性碳基吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中尿素在马弗炉中以5℃/min的升温速率升温至550℃后，煅烧2...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴江，张禛，刘东京，徐艺清，周敏，潘卫国，何平，郭子寒，王健敏，朱毅佳，朱凤林，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：发明
国别省市：上海,31