一种改性吸附剂及其制备方法技术

一种改性吸附剂及其制备方法，涉及一种活性炭。提供一种改性吸附剂及其制备方法。改性吸附剂的原料组成及其按质量比的含量为活性炭∶苯甲酸为１６～２０∶１。将棒状活性炭经水浴，将活性炭内的油脂和灰分以及碱性含氧官能团从活性炭表面洗涤下来；将洗涤后的活性炭干燥后，研磨；将研磨后的活性炭煅烧后，置于溶解有苯甲酸的溶液中，并在恒温培养摇床中震荡，得含有苯甲酸和活性炭的溶液；将含有苯甲酸和活性炭的溶液过滤，得到活性炭滤饼，干燥后即得到改性活性炭。采用可提高活性炭对Ｈｇ０吸收容量的含氧官能团，并将此种含氧官能团成功地负载到活性炭表面上，大大提高了活性炭对Ｈｇ０的吸附容量。试验表明，经过化学改性的活性炭的吸附容量显著提高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种活性炭，尤其是涉及。
技术介绍
燃煤电厂中汞污染控制问题的提出最早是在1999年，由美国环境保护署指出美 国全国的64个电厂内的1149个锅炉向大气中排放43吨汞；美国环境保护署并在2000年 做出要求在2007年有效控制汞的排放的决定。而且有研究表明，若到2020年全球不采取 有效的控制汞污染的措施，则由甲基汞造成的人类健康损失会超过37亿美元(以2005年 的美元币值计算)，相反的，如果采取措施使汞的排放量降至50% 60%，到2020年，全球 会得到18 22亿的美元获益。我国是煤炭的使用大国。2004年，我国的煤炭耗用量是14 亿吨，而北美和欧洲的煤炭消耗量是10. 5亿吨和4亿吨，而且燃煤电厂的汞排放问题并不 像硫氧化物和氮氧化物已经受到我国的高度重视，政府也没有采取相应的环保、政令等措 施来有效地控制Hg的排放。因此由燃煤电厂产生的汞污染问题在我国显得十分的突出。美国环境保护署提供的数据表明，燃煤电厂中排放出来的汞主要以Hg°的形式为 主，因为以化合物或颗粒态形式存在的Hg2+可以在除尘设备或是湿法脱硫装置中被有效去 除，然而这些环保设备对于Hg°的去除效果不高。目前，去除Hg°的最有效的方法是活性炭 注入吸附法，这是因为1、活性炭的巨大比表面积为吸附污染物提供了物质基础；2、该法简便易行，适用于多数电厂；3、该法不存在二次污染。但是，在美国电厂运用的注入法需活性炭以C/Hg计算的使用量是10000 1，这 不仅意味着每度电的价格要上涨0. 1 0.8美分，而且在注入法中活性炭的使用量相当于 1 % 2 %的煤燃烧释放的飞灰的含量，如果活性炭在飞灰的比例超过1 %，那么会影响飞 灰作为混凝土的替代品的价格。为了降低活性炭注入法的使用成本，提高活性炭对Hg°的 吸附容量成为了改进注入法的确实可行的重要途径。目前报道的提高活性炭对Hg°吸附容量的方法主要可以分为两大类1、无机改性方法，如活性炭载S、Cl、I或MnCl2 ；2、有机改性方法，这主要基于活性炭表面存在一些重要的含氧官能团。这些含氧 官能团对Hg°的吸收有重要的影响。有人研究出利用HN03、H2O2, O3或电解产生的自由羟 基等(童新，王军辉，氧化改性活性炭吸附脱出游离态汞.中国环保产业，2007 (12) p. 52-54 ； Y. H. Li，C. W. Lee, B. K. Gullett, Importance of activated carbon ' s oxygen surface functional groups on elemental mercury adsorption.Fuel， 2003. 82 :451_457 ； P. Chingombe, B. Saha，R. J. wakeman，surface modification and characterisation of a coal-based activated carbon. Carbon, 2005. 43 3132-3143)强氧化剂氧化活性炭，使活性炭的表面含氧官能团含量大大增加，这些方法可能 会提高活性炭对Hg°的吸附容量，但是，这些方法也都无一例外地增加了活性炭表面多种含氧官能团的含量，而有些含氧官能团含量的增加会抑制汞的吸收，如羟基的增加抑制活性 炭对Hg°的吸收(错误！未找到引用源。罗锦英，罗津晶，改性活性炭的制备及其对气态汞 的吸附研究.炭素技术，2009)。但是在《改进活性炭的制备及其对气态汞的吸附研究》中，作者仅探讨了初步的制 备方法，缺乏如何得到最佳的含氧官能团的负载量和定量研究出此负载含量的重要方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于为了有效提高活性炭对烟道中Hg°的去除，提供一种改性吸附 剂及其制备方法。本专利技术所述改性吸附剂的原料组成及其按质量比的含量为活性炭苯甲酸为 (16 20) 1，最好是活性炭苯甲酸为20 1。本专利技术所述改性吸附剂的制备方法包括以下步骤1)将棒状活性炭经水浴，将活性炭内的油脂和灰分以及碱性含氧官能团从活性炭 表面洗涤下来；在步骤1)中，所述水浴的温度可为100°C，水浴的时间可为lOmin，最好反复3次。2)将洗涤后的活性炭干燥后，研磨；在步骤2)中，所述干燥，可将洗涤后的活性炭放置在干燥箱内106°C干燥，所述研 磨，可利用密封式制样粉粹机研磨活性炭至100 200目之间。3)将研磨后的活性炭煅烧后，置于溶解有苯甲酸的溶液中，并在恒温培养摇床中 震荡，得含有苯甲酸和活性炭的溶液；在步骤3)中，所述煅烧，可将活性炭在N2氛围中高温1000°C煅烧，N2的流速可为 0. 3 0. 4L/min并维持2h，然后冷却至常温；所述震荡，可在25°C 125rpm的条件下震荡。4)将含有苯甲酸和活性炭的溶液过滤，得到活性炭滤饼，干燥后即得到改性活性 炭。在步骤4)中，所述干燥，可将活性炭滤饼于干燥箱内106°C下干燥。与现有的改性活性炭相比，本专利技术所述改性活性炭的突出优点在于在参考文献中，改性活性炭在与本实验相同的条件下，饱和吸附量是20yg/ g;本专利技术在参考文献的基础上，找到了促进零价汞吸收的最佳负载苯甲酸含量，并且 通过实验检测到负载含氧官能团的最佳负载量，因此本专利技术的改性活性炭的饱和吸附量为 100 200μ g/g。为获得较多含氧官能团，常用的活性炭改性方法有1)强氧化法，利用6mol/L的浓硝酸将活性炭氧化，因为浓硝酸有很强的腐蚀性， 制备的剩余液会带来二次污染问题；本专利技术在活性炭和苯甲酸20 1配比中，苯甲酸溶液 的剩余液浓度只有初始溶液的1/100。2)在电化学方法中，活性炭表面产生不止一种含氧官能团，而是多种含氧官能团 同时产生，有些官能团的存在会因为抑制活性炭对零价汞的吸收，而使电化学氧化法制备 活性炭的应用受到限制。本专利技术采用可提高活性炭对Hg°吸收容量的含氧官能团，并将此种含氧官能团成 功地负载到活性炭表面上，大大提高了活性炭对Hg°的吸附容量。试验表明，经过化学改性的活性炭的吸附容量显著提高。 附图说明图1为本专利技术所述改性活性炭的吸附效果试验装置示意图。在图1中，各标记为 1、氮气瓶；2，3，12 16、石英阀门；4，5、质量流量控制器；6、通风柜；7、玻璃珠；8、数控恒 温水槽；9、汞渗透管；10、U型石英管；11、混合器(预热器)；17、管式炉；18、活性炭吸附柱； 19、温度控制器；20、测汞仪；21、尾部活性炭吸附柱。图2为本专利技术不同负载羧基含量的改性活性炭对零价汞的饱和吸附量。在图2中， 横坐标为羧基负载含量mmol/g，纵坐标为饱和吸附量μ g/g。具体实施例方式以下实施例将结合附图对本专利技术作进一步的说明。1)取棒状活性炭100g，以Ig C/16. 66mL水加热100°C至沸腾并维持lOmin，反复3次；将棒状活性炭经水浴，将活性炭内的油脂和灰分以及碱性含氧官能团从活性炭表面洗 涤下来；2)将洗涤后的活性炭放置在干燥箱内106°C干燥4h至恒重；用GJ-I型密封式制 样粉粹机研磨活性炭lOmin，粒径最终研磨到100 200目；3)将研磨后的活性炭煅烧后，置于溶解有苯甲酸的溶液中，并在恒温培养摇床中 震荡，得含有苯甲酸和活性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性吸附剂，其特征在于其原料组成及其按质量比的含量为活性炭∶苯甲酸为１６～２０∶１。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：罗津晶，申华臻，罗锦英，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：92[中国|厦门]