一种高吸附性烟气脱汞吸附剂材料的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高吸附性烟气脱汞吸附剂材料的制备方法，属于吸附剂技术领域。本发明专利技术技术方案在适宜的改性时间范围内，等离子体对竹炭内外表面可以产生充分的刻蚀作用，使竹炭内外表面产生新的起伏、粗糙，形成许多坑洼，增大比表面积，等离子体可以和竹炭内外表面的特定点位发生反应，大量生成新的含氧基团，这些含氧基团在孔隙内部的堆积会显著减小该位置的孔尺寸，刻蚀作用和基团生成作用可以协同提升竹炭的孔隙结构，同时还可以提高竹炭表面含氧基团的数量，由于炭材料的比表面积和孔容积等参数是决定吸附性能的关键因素，因此，经氧等离子体改性后的竹炭在以上两方面均有明显的改善和提高，可以具备更好的吸附性能，提高材料的脱汞效率。

Preparation of a kind of adsorbent material with high adsorption for mercury removal from flue gas

【技术实现步骤摘要】
一种高吸附性烟气脱汞吸附剂材料的制备方法
本专利技术涉及一种高吸附性烟气脱汞吸附剂材料的制备方法，属于吸附剂

技术介绍
能源的有效利用极大的提高了人们的生活质量，到目前为止，世界能源仍主要依赖化石燃料，并且煤、石油、天然气等仍将是世界主要能源。我国煤炭资源储量较为丰富，煤炭在能源利用中占有绝对性地位。BP世界能源展望对世界能源进行了预测，在中国一次能源占比的展望中表示，中国跟随世界潮流也在向低碳能源结构转型，未来20年将大力发展非化石能源，但是，煤炭仍是我国能源主要利用形式。汞（Hg）在常温下呈现银白色，是一种液态重金属，汞及其化合物均具有生物剧毒性，可以破坏人体的脑组织、神经系统，尤其是有机甲基汞，一旦被人体吸入就很难排出。上世纪中期，日本水俣市出现的“水俣病”就是由于工业汞排放造成的汞中毒事件。汞在大气中的循环，来自燃煤电厂、氯碱工业、生活污水、垃圾焚烧等来源的汞被释放到大气中，再经扩散、沉降等作用进入土壤和水体，被水中生物食用后由无机汞形式转化为有机汞，在生物体内累积并且沿着食物链进行传递，处在食物链的越上层，累积的汞越多。此外，汞还具有全球性，汞能在生物圈内进行迁移，从一个国家迁移至另一个国家，因此，汞污染引起了全球的关注，成为整个生态系统的问题。如前所述，汞具有剧毒性、累积性和迁移性，汞的排放受到世界各国的极大关注，汞污染的控制成为亟待解决的问题。煤中汞的赋存状态对汞在煤燃烧过程的迁徙和分布有一定的影响。研究结果表明，由于汞亲硫性很强，煤中的汞大部分存在于黄铁矿和朱砂中，即以硫化汞的形式存在，另外还有其他形式如金属汞和有机汞化合物。煤化程度越高其含汞量就越多，褐煤汞含量通常较少。我国煤中的汞具有分布不均的特点，且汞在煤中的含量也会随产地而有所差异。燃煤烟气中汞的存在形式在实际燃煤电厂中，因不同过程的温度等条件有所差异，导致汞以不同形式存在。由于Hg0在高温下最为稳定，因此在1500℃燃煤锅炉中，汞的主要形式是HgO；从锅炉中出来后烟气要经过降温过程，此时元素汞会被氧化为高价，且煤中含有Cl元素，HgCl2就成为汞的主要形态，通常来说，Hg2+大约占65%，其它35%左右仍为元素汞，还有少量的颗粒态汞存在。同时，煤的种类不同，不同汞形态占比略有差异，褐煤燃烧产生的烟气中，HgO是其中主要的化学形态。由以上分析可得，烟气中汞主要有三种存在形式，零价元素态汞、二价氧化态汞及颗粒态汞。不同形态汞具有不同的性质，其中单质汞化学性质不活泼，不溶于水，容易挥发，是烟气汞中最难去除的形态。氧化态汞水溶性好，比较好去除。颗粒态汞是被飞灰等吸附的汞，为HgO和Hg2+的混合物，在烟气中停留时间较短。除了直接增强脱硫剂和脱硝剂的脱汞性能，各类脱汞材料也被广泛研究，主要包括：炭基吸附剂、飞灰、钙基吸附剂、矿物吸附剂及其他类型吸附剂。炭基吸附剂炭基材料具有丰富的比表面积，因此具有较好的脱汞性能。活性炭吸附剂应用普遍，已用于吸附垃圾焚烧炉中产生的汞。用活性炭吸附燃煤烟气中汞在国外也得到应用。活性炭喷射技术是目前较成熟的脱汞技术，主要采用在ESP或FF上游喷射活性炭(AC)粉末，吸附了汞的活性炭随飞灰被除尘设备捕获，实现了汞的协同脱除。活性炭脱汞机理具有多样性，包括物理吸附和化学吸附，总的来说，物理吸附只占很小一部分，将HgO氧化为Hg2+的化学吸附起到了汞脱除的决定性作用。活性炭脱汞率与很多因素有关，通常认为，活性炭表面的酸性中心是汞捕集的关键：在原子状态下，汞有被氧化的倾向（汞把电子给吸附剂表面或者另一个气相分子），因此，汞会迅速和炭表面的酸性中心发生作用。普通活性炭对汞的吸附容量小，且吸附时间短，因此脱汞效果差。为降低成本，同时提高吸附效率，研究者对廉价炭源的材料进行研究，如椰壳、竹子、稻壳、桑树枝、生物焦等作为生产活性炭的原料。飞灰是煤燃烧烟气中的产物，与活性炭相比价格低廉，故其脱汞性能被许多学者研究。飞灰由无机成分和有机成分组成，无机成分包括无磁性的硅铝酸盐、硅酸盐、氧化钙、硫酸盐，有磁性的赤铁矿、磁铁矿等，铁的氧化物是主要成分，无机成分占到98%，但是对飞灰中无机化合物吸附汞的研究并不是很充分。有机成分主要是未燃尽炭，大量研究阐述了飞灰中未燃尽炭在汞吸附过程中的机理。飞灰可以通过物理吸附、化学吸附以及两者结合的方式吸附部分气态汞，有研究表明飞灰中的无机物可以催化氧化元素态汞。飞灰对汞的吸附主要受到飞灰粒径、未燃尽炭含量和比表面积、烟气温度、烟气成分以及飞灰无机成分等因素影响。为提高汞脱除率，有些学者在流化床反应器中对飞灰进行改性。随着人们生活质量的提高，对空气质量的要求也不断上升，工业生产所带来的环境问题被得到越来越多的关注。活性炭具有比表面积大，孔隙结构发达等特征，而目前烟气脱硫的脱硫剂仍以石灰/石灰石为主，吸附性能不佳，因此，需要开发高效、低成本的脱汞吸附剂。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对活性炭具有比表面积大，孔隙结构发达等特征，而目前烟气脱硫的脱硫剂仍以石灰/石灰石为主，吸附性能不佳的问题，提供了一种高吸附性烟气脱汞吸附剂材料的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：（1）取竹材并切割粉碎、洗净后自然晾干并置于预浸渍液中，静置收集浸渍竹片并置于压滤机中，压滤处理得压滤竹片并置于蒸汽爆破设备中，蒸汽爆破处理，待蒸汽爆破完成后，离心分离，收集下层沉淀并洗涤、干燥得预处理竹纤维；（2）按重量份数计，分别称量45～50份醋酸钠缓冲液、10～15份预处理竹纤维和25～30份去离子水，混合得基体液并将纤维素酶添加至基体液中，搅拌混合并水解处理h，静置处理并过滤，收集滤饼并真空冷冻干燥，得干燥酶解竹纤维颗粒；收集干燥酶解竹纤维颗粒置于马弗炉中，保温预热后升温加热并保温炭化，收集得炭化颗粒；（3）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、15～20份18-冠醚-6、3～5份偏铝酸钠、3～5份硅溶胶置于三口烧瓶中，搅拌混合，得混合溶胶，再按重量份数计，分别称量45～50份混合溶胶、10～15份质量分数10％氯化钾溶液、质量分数10％硝酸银溶液和10～15份炭化颗粒置于研钵中，研磨分散并收集分散浆液，收集分散浆液并按质量比1:1，将其与去离子水混合并晶化处理，离心分离并收集下层沉淀，洗涤干燥，制备得包覆改性炭化颗粒；（4）收集包覆改性炭化颗粒并保温干燥，收集脱水包覆改性炭化颗粒并置于石英反应器中，通空气并等离子处理后静置，即可制备得所述的高吸附性烟气脱汞吸附剂材料。所述的压滤处理为在25～30℃、6～8MPa下压制至浸渍竹片含水率为35～38％。所述的蒸汽爆破处理为在压强为1.25～1.5MPa下蒸汽爆破处理3～5min。所述的醋酸钠缓冲液为pH为4.8醋酸钠缓冲液。所述的纤维素酶添加量为50U/g。所述的保温预热后升温加热并保温炭化为在100～150℃下保温预热10～15min后，再按5℃/min，升温至850～900℃，保温炭化2～3h。所述的晶化处理为100～110℃反应釜中和蒸汽晶化100～120h。所述的空气通入速率为45～50mL/min。等离子处理为打开等离子体电源并控制输出功率为30W，等离子处理15min。所述的预浸渍液制备步骤为，按重量份数计，分别称量45本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高吸附性烟气脱汞吸附剂材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取竹材并切割粉碎、洗净后自然晾干并置于预浸渍液中，静置收集浸渍竹片并置于压滤机中，压滤处理得压滤竹片并置于蒸汽爆破设备中，蒸汽爆破处理，待蒸汽爆破完成后，离心分离，收集下层沉淀并洗涤、干燥得预处理竹纤维；（2）按重量份数计，分别称量45～50份醋酸钠缓冲液、10～15份预处理竹纤维和25～30份去离子水，混合得基体液并将纤维素酶添加至基体液中，搅拌混合并水解处理h，静置处理并过滤，收集滤饼并真空冷冻干燥，得干燥酶解竹纤维颗粒；收集干燥酶解竹纤维颗粒置于马弗炉中，保温预热后升温加热并保温炭化，收集得炭化颗粒；（3）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、15～20份18‑冠醚‑6、3～5份偏铝酸钠、3～5份硅溶胶置于三口烧瓶中，搅拌混合，得混合溶胶，再按重量份数计，分别称量45～50份混合溶胶、10～15份质量分数10％氯化钾溶液、质量分数10％硝酸银溶液和10～15份炭化颗粒置于研钵中，研磨分散并收集分散浆液，收集分散浆液并按质量比1:1，将其与去离子水混合并晶化处理，离心分离并收集下层沉淀，洗涤干燥，制备得包覆改性炭化颗粒；（4）收集包覆改性炭化颗粒并保温干燥，收集脱水包覆改性炭化颗粒并置于石英反应器中，通空气并等离子处理后静置，即可制备得所述的高吸附性烟气脱汞吸附剂材料。...

【技术特征摘要】
1.一种高吸附性烟气脱汞吸附剂材料的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：（1）取竹材并切割粉碎、洗净后自然晾干并置于预浸渍液中，静置收集浸渍竹片并置于压滤机中，压滤处理得压滤竹片并置于蒸汽爆破设备中，蒸汽爆破处理，待蒸汽爆破完成后，离心分离，收集下层沉淀并洗涤、干燥得预处理竹纤维；（2）按重量份数计，分别称量45～50份醋酸钠缓冲液、10～15份预处理竹纤维和25～30份去离子水，混合得基体液并将纤维素酶添加至基体液中，搅拌混合并水解处理h，静置处理并过滤，收集滤饼并真空冷冻干燥，得干燥酶解竹纤维颗粒；收集干燥酶解竹纤维颗粒置于马弗炉中，保温预热后升温加热并保温炭化，收集得炭化颗粒；（3）按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、15～20份18-冠醚-6、3～5份偏铝酸钠、3～5份硅溶胶置于三口烧瓶中，搅拌混合，得混合溶胶，再按重量份数计，分别称量45～50份混合溶胶、10～15份质量分数10％氯化钾溶液、质量分数10％硝酸银溶液和10～15份炭化颗粒置于研钵中，研磨分散并收集分散浆液，收集分散浆液并按质量比1:1，将其与去离子水混合并晶化处理，离心分离并收集下层沉淀，洗涤干燥，制备得包覆改性炭化颗粒；（4）收集包覆改性炭化颗粒并保温干燥，收集脱水包覆改性炭化颗粒并置于石英反应器中，通空气并等离子处理后静置，即可制备得所述的高吸附性烟气脱汞吸附剂材料。2.根据权利要求1所述的一种高吸附性烟气脱汞吸附剂材料的制备方法，其特征在于：所述的压滤处理为在25～30℃、6～8MPa下压制...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾中辉，
申请(专利权)人：贾中辉，
类型：发明
国别省市：江西,36