一种烟气脱汞吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于燃煤烟气净化相关领域，其公开了一种烟气脱汞吸附剂，其由离子液体及多孔硅胶组成。所述离子液体为1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯化铁离子液体，其质量百分比为10％～50％；所述多孔硅胶浸渍有所述离子液体，所述离子液体吸附在所述多孔硅胶的孔道上。本发明专利技术还涉及所述烟气脱汞吸附剂的制备方法。本发明专利技术的烟气脱汞吸附剂热稳定性较好，可再生，脱汞效率高，工作温度范围较广。此外，本发明专利技术提供的烟气脱汞吸附剂的制备方法简单，无污染。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于燃煤烟气净化相关领域，更具体地，涉及一种烟气脱汞吸附剂及其制备方法，所述烟气脱汞吸附剂结合离子液体与多孔材料的特性，利用离子液体进行氧化并吸收单质汞，实现燃煤烟气汞的高效脱除；氧化后生成的二价汞可吸附于多孔材料的表面，吸附剂热稳定性较好，可再生，工作温度范围较广。
技术介绍
汞污染物因其对人类健康和生态环境的毒性作用而备受关注，自然和人为活动都会导致汞污染物的排放，其中燃煤电厂汞排放已成为大气中的主要汞污染排放源。目前，已有多种方法应用于燃煤汞污染排放控制。由于燃煤烟气中的单质汞脱除困难，一种行之有效的汞排放控制方法是将单质汞氧化成二价汞化合物，氧化后的二价汞进入湿式除尘器可被捕集下来从而达到电厂燃煤烟气脱汞的目的。采用吸附剂方法脱汞被认为是一种有效的燃煤汞污染控制技术，这也是世界范围内的研究热点。脱汞吸附剂主要有活性炭、飞灰、金属类催化剂和纳米吸附剂等。其中，作为一种环境友好型绿色溶剂，离子液体由于其独特的性质得到了广泛的关注，是众多兴起的应用于气体净化与分离领域的吸收剂之一。近年来已有文献报道的用于脱除烟气中单质汞的离子液体主要是离子液体的混合吸收液，即咪唑类卤盐离子液体与碘的混合液、咪唑类卤盐离子液体与双氧水的混合液以及铁基咪唑类离子液体与水的混合液。咪唑类卤盐离子液体与碘或双氧水的混合液中离子液体并不具有氧化性，真正能够氧化单质汞的是碘和双氧水，而且这两种吸收剂不可再生；铁基咪唑类离子液体与水的混合液中铁基咪唑类离子液体能够氧化吸收单质汞且生成物在纯O2条件下可再生，然而由于混合液中水的蒸发限制了其使用温度。这些离子液体的混合吸收液均存在着热稳定性差、工作温度范围较窄的问题。此外，公开号为CN103877844B公开了一种由咪唑类离子液体及双氧水混合而成的脱汞吸收剂，该吸收剂的脱汞机理是由于双氧水的氧化作用，而其中咪唑类离子液体只作为反应介质并不参与氧化反应。
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烟气脱汞吸附剂及其制备方法，其基于脱汞机理，结合离子液体及多孔材料的特性，对吸附剂的组成及成分进行了设计。所述吸附剂利用离子液体进行氧化并吸收单质汞，实现燃煤烟气中汞的高效脱除，氧化得到的二价汞吸附于多孔材料，且该吸附剂热稳定性好，可再生，工作温度范围较广。为实现上述目的，按照本专利技术的一方面，提供了一种烟气脱汞吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：(a)采用等摩尔的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体及六水合氯化铁进行混合以制备1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体，并将所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体置于温度为80℃的鼓风干燥箱中干燥48小时后放入干燥皿备用；(b)将多孔硅胶浸渍所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体2小时，使所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体吸附在所述多孔硅胶的孔道上，以得到燃煤脱汞吸附剂；其中，所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体的质量百分比为10％～50％。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种烟气脱汞吸附剂，其由离子液体及多孔硅胶组成，其特征在于：所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体，其质量百分比为10～50％；所述多孔硅胶浸渍有所述离子液体，所述离子液体吸附在所述多孔硅胶的孔道上。进一步地，所述烟气脱汞吸附剂的工作温度为80～300℃。进一步地，所述离子液体的最佳质量百分比为30％。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，本专利技术提供的烟气脱汞吸附剂及其制备方法，所述烟气脱汞吸附剂结合了离子液体的氧化性及热稳定性与多孔硅胶的高比表面积特性，离子液体进行氧化并吸收单质汞，实现燃煤烟气中汞的高效脱除，氧化得到的二价汞吸附于多孔材料，且该吸附剂热稳定性好，可再生，工作温度范围较广。此外，本专利技术提供的烟气脱汞吸附剂的制备方法简单，无污染。附图说明图1是本专利技术较佳实施方式提供的烟气脱汞吸附剂的制备方法的流程图。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。请参阅图1，本专利技术较佳实施方式提供的烟气脱汞吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：步骤1，制备离子液体。具体的，所述离子液体的制备包括以下步骤：(1-1)称取等摩尔的1-丁基-3-甲基咪唑氯盐离子液体及六水合氯化铁进行混合以得到混合物，并将所述混合物放置于磁力搅拌水浴锅中，在温度为40℃条件下不断搅拌直至所述混合物由结晶态逐渐变为均匀液态，静置分层；(1-2)采用梨形分液漏斗对静置分层的所述混合物分离水相和离子液体相，除去水相后，将所述离子液体置于温度为80℃的鼓风干燥箱中干燥48小时，制得的1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体放入干燥皿备用。本实施方式中，在步骤(1-2)还包括将得到的所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体进行傅里叶红外FT IR与拉曼Raman测试，以确认所述离子液体的阴阳离子结构的步骤。步骤2，将多孔材料浸渍所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体2小时，使所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体吸附在所述多孔材料的孔道上，以得到烟气脱汞吸附剂。具体的，以多孔硅胶为负载材料，采用物理浸渍蒸发法将所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体负载到所述多孔硅胶的步骤如下:(2-1)将多孔硅胶置于温度为500℃、填充有N2气的高温管式炉中煅烧活化6小时，并按照所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体负载量(离子液体占吸附剂的质量百分比)为10％～50％，分别称取相应质量的所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体与所述多孔硅胶。可以理解，在其他实施方式中，所述多孔硅胶可以由其他多孔材料替代，如多孔碳化硅。(2-2)将所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体充分溶解于对应体积的甲醇溶剂中，再将所述硅胶与所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体及甲溶液等体积混合以得到混合物，并将等体积混合所得到的所述混合物置于磁力搅拌水浴锅中，在温度为30℃条件下不断搅拌，缓慢蒸发移走甲醇溶剂，最后将所述混合物在温度为80℃的鼓风干燥箱中干燥48小时直至所有甲醇挥发，制得不同所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体负载量的烟气脱汞吸附剂。本实施方式制得的所述烟气脱汞吸附剂包括1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体及浸渍有所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体的多孔硅胶，所述1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体吸附在所述多孔硅胶的孔道上。本实施方式的烟气脱汞吸附剂主要适用于燃煤烟气的脱汞。所述烟气脱汞吸附剂中的活性物质[C4mim][FeCl4]与单质汞Hg0进行吸附反应，生成二价汞HgCl2和含氯化亚铁的离子液体[C4mim][FeCl3]，二价汞HgCl2吸附于所述多孔硅胶SiO2的孔道的内壁上，而所述离子液体[C4mim][FeCl3]在纯O2的条件下即可再生成具有氧化性的[C4mim][FeCl4]。本实施方式还对所述烟气脱汞吸附剂进行了表征及脱汞性能实验，以获得所述烟气脱汞吸附剂的性能特征。将粉末状的所述烟气脱汞吸附剂进行热重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烟气脱汞吸附剂，其由离子液体及多孔硅胶组成，其特征在于：所述离子液体为1‑丁基‑3‑甲基咪唑氯化铁离子液体，其质量百分比为10％～50％；所述多孔硅胶浸渍有所述离子液体，所述离子液体吸附在所述多孔硅胶的孔道上。

【技术特征摘要】
1.一种烟气脱汞吸附剂，其由离子液体及多孔硅胶组成，其特征在于：所述离子液体为1-丁基-3-甲基咪唑氯化铁离子液体，其质量百分比为10％～50％；所述多孔硅胶浸渍有所述离子液体，所述离子液体吸附在所述多孔硅胶的孔道上。2.根据权利要求1所述的烟气脱汞吸附剂，其特征在于：所述烟气脱汞吸附剂的工作温度为80～300℃。3.根据权利要求1所述的烟气脱汞吸附剂，其特征在于：所述离子液体的最佳质量百分比为30％。4.一种烟气脱汞吸附剂的制备方法，其包括以下步骤：...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立麒，李小姗，郑楚光，周栋，刘文倩，胡艺，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42