碳基脱汞吸附剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种碳基脱汞吸附剂的制备方法，包括：A)将飞灰与碱液混合、刻蚀，得到刻蚀后的飞灰；B)在惰性气体环境中，将所述刻蚀后的飞灰与金属卤化物和碱混合，活化，得到活化飞灰；所述活化温度为700℃～800℃，所述活化时间为90～120min；C)将活化飞灰与金属卤化物溶液混合、改性，得到碳基脱汞吸附剂。本发明专利技术将飞灰先经过碱液刻蚀，使得碱与飞灰的碳反应，在被刻蚀的位置出现大量的孔隙；再经过活化，其比表面积、微孔含量和官能团均得到很大程度的提高；而后经金属卤化物溶液的改性，最终使得飞灰的表面和内部均搭载了卤素元素，进一步提高飞灰的脱汞能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烟气脱汞
，尤其是涉及一种碳基脱汞吸附剂及其制备方法。
技术介绍
痕量元素汞是一种具有毒性、易挥发、难控制的污染物，汞的超标排放会造成人体各类器官损坏和伤害胎儿、婴儿的发育等一系列严重的问题。在大气环境中汞浓度在0.25～0.6ppt(2～5ng/m3)，而在工业生产过程中，排放汞浓度是大气中的400～1000倍，燃煤电厂的汞排放浓度100～600ppt之间，而在废物焚烧排放浓度则在10000～100000ppt之间。同时由于燃煤电厂排放基数大，使燃煤汞污染已成为继燃煤硫污染后的又一大污染问题。烟气中的汞通常可分为单质汞(Hg0)、氧化态汞(Hg2+)和颗粒态汞(HgP)，由于当前燃煤电厂除尘设备的完善，颗粒态汞通常易被常规除尘设备收集；而Hg2+一般以化合物的形式在溶于水之后附着在颗粒物上，被湿式烟气脱硫装置、静电除尘器等常规的污染物控制设备去除；而单质汞因其高挥发性、不溶于水等特点最难控制。当前燃煤电厂进行烟气脱汞主要利用吸附剂进行吸附，常用的吸附剂包括碳基吸附剂、矿物类吸附剂、金属类吸附剂等，其中碳基类吸附剂较为常用。碳基吸附剂因良好的孔隙结构、较大的比表面积以及表面官能团丰富性使其具有良好的脱汞效果，但其生产多采用煤、木材等作为原料，用于烟气脱汞，成本较高。而全世界每年由于煤燃烧而产生的飞灰高达4.2亿吨，其中美国为0.75亿吨，欧洲0.44亿吨，中国和印度超过3亿吨。虽然近1/3的飞灰已经被广泛的应用于水泥等工业原料，但是利用率依旧不够高。因此利用飞灰中的未燃尽碳作为碳基吸附剂进行高效脱汞为烟气脱汞和飞灰利用提供了新方向。专利201510548763.4以飞灰为主体，通过添加硝酸铁、醋酸锰、玻璃纤维、硅酸钠、酒石酸钠、氧化钙、甲壳质、硼酸酯偶联剂制备烟气脱汞吸附剂，该专利虽然利用了飞灰，但是需添加众多组分、吸附剂制备过程复杂，脱汞成本高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决技术问题在于提供一种碳基脱汞吸附剂的制备方法，本专利技术提供的碳基脱汞吸附剂的制备方法制备得到的碳基脱汞吸附剂成本低并且脱汞效率高、汞吸附量高。本专利技术提供了一种碳基脱汞吸附剂的制备方法，包括：A)将飞灰与碱液混合、刻蚀，得到刻蚀后的飞灰；B)在惰性气体环境中，将所述刻蚀后的飞灰与金属卤化物和碱混合，活化，得到活化飞灰；所述活化温度为700℃～800℃，所述活化时间为90～120min；C)将活化飞灰与金属卤化物溶液混合、改性，得到碳基脱汞吸附剂。优选的，所述步骤A)中刻蚀时间为10～12h。优选的，所述步骤A)中混合后还包括超声处理，所述超声处理的温度为50℃～60℃，所述超声处理的时间为30～40min。优选的，所述步骤B)中金属卤化物选自氯化锌、氯化铁、氯化钠、溴化钾、溴化铵、氯化钾、氯化铵、溴化钠、碘化钠、碘化钠、碘化钾和碘化铵中的一种或多种。优选的，所述步骤B)中碱为氢氧化钾、氢氧化钙或氢氧化钠。优选的，所述步骤C)中金属卤化物溶液的浓度为0.1～0.5mol/L。优选的，所述步骤C)中活化飞灰的质量(g)与金属卤化物溶液的体积(mL)比为1：(150～300)。优选的，所述步骤C)中改性时间为10～12h。优选的，所述步骤C)混合后还包括超声处理，所述超声处理的温度为60℃～80℃，所述超声处理的时间为40～60min。本专利技术提供了一种碳基脱汞吸附剂，由上述技术方案所述的制备方法制备得到。与现有技术相比，本专利技术提供了一种碳基脱汞吸附剂的制备方法，包括：A)将飞灰与碱液混合、刻蚀，得到刻蚀后的飞灰；B)在惰性气体环境中，将所述刻蚀后的飞灰与金属卤化物和碱混合，活化，得到活化飞灰；所述活化温度为700℃～800℃，所述活化时间为90～120min；C)将活化飞灰与金属卤化物溶液混合、改性，得到碳基脱汞吸附剂。本专利技术将飞灰先经过碱液刻蚀，使得碱与飞灰的碳反应，在被刻蚀的位置出现大量的孔隙；再经过活化，其比表面积、微孔含量和官能团均得到很大程度的提高；而后经金属卤化物溶液的改性，最终使得飞灰的表面和内部均搭载了卤素元素，进一步提高飞灰的脱汞能力。实验结果表明，本专利技术制备得到的飞灰60min内的脱汞效率保持在80％以上。附图说明图1为本专利技术实施例1制备得到的碳基脱汞吸附剂的脱汞效果图。具体实施方式本专利技术提供了一种碳基脱汞吸附剂的制备方法，包括：A)将飞灰与碱液混合、刻蚀，得到刻蚀后的飞灰；B)在惰性气体环境中，将所述刻蚀后的飞灰与金属卤化物和碱混合，活化，得到活化飞灰；所述活化温度为700℃～800℃，所述活化时间为90～120min；C)将活化飞灰与金属卤化物溶液混合、改性，得到碳基脱汞吸附剂。本专利技术首先将飞灰与碱液混合、刻蚀，得到刻蚀后的飞灰。本专利技术所述飞灰为取自电厂煤燃烧产生的飞灰，本专利技术人对此并不限定，本领域技术人员熟知的即可。所述飞灰优选经过预处理，所述预处理具体为烘干、过筛。所述烘干优选具体为105℃～110℃烘干8～10h。烘干后过筛，得到特定粒径的颗粒状飞灰，所述过筛优选为过200目筛。预处理后的飞灰与碱液混合，刻蚀，得到刻蚀后的飞灰。在本专利技术中，所述碱液优选为氢氧化钾溶液、氢氧化钙溶液或氢氧化钠溶液。所述飞灰与碱液的质量比优选为1：(1～5)。混合后还包括超声处理，所述超声处理的温度优选为50℃～60℃，所述超声处理的时间为30～40min。超声后刻蚀，所述刻蚀时间优选为10～12h；所述刻蚀具体可以为在密封样品瓶中摇瓶机中摇10～12h。刻蚀后优选经过烘干，所述烘干优选具体为以10℃/min的速率升温至105～110℃，干燥6～8h。刻蚀后碱与飞灰中的碳反应，将部分碳刻蚀掉，经洗涤和烘干把碱和产生的盐除去，在被刻蚀的部位出现大量的孔隙，从而提高脱汞效率。刻蚀完成后，在惰性气体环境中，将所述刻蚀后的飞灰与金属卤化物和碱混合，活化，得到活化飞灰；所述活化温度为700℃～800℃，所述活化时间为90～120min。在本专利技术中，所述惰性气体为本领域技术人员熟知的惰性气体即可，氮气、氦气、氖气、氩气、氪气、氙气。所述金属卤化物优选选自氯化锌、氯化铁、氯化钠、溴化钾、溴化铵、氯化钾、氯化铵、溴化钠、碘化钠、碘化钠、碘化钾和碘化铵中的一种或多种；更优选选自氯化锌、氯化铁、氯化钠、溴化钾、溴化铵、氯化钾、氯化铵和溴化钠中的一种或多种。所述碱优选为氢氧化钾、氢氧化钙或氢氧化钠。在本专利技术中，所述刻蚀后的飞灰与金属卤化物和碱混合的质量比优选为1：(1.2～1.8)：(2～3)以氯化铵、KOH为例。在本专利技术中，所述活化温度为700℃～800℃，优选为720℃～800℃；所述活化时间为90～120min；优选为100～120min。活化后优选洗涤、干燥。所述洗涤优选为经水洗涤，具体为超纯水洗至中性。所述干燥具体为以10℃/min的速率升温至105～110℃，干燥6～8h。经过活化处理的飞灰使得炭的内部表面积和孔隙进一步发展，微孔和中孔发展成大孔，同时通过活化使得其比表面积和官能团均得到很大程度的提高，增大了汞吸附量。活化处理后，将活化飞灰与金属卤化物溶液混合、改性，得到碳基脱汞吸附剂。在本专利技术中，所述金属卤化物溶液优选选自氯化锌溶液、氯化铁溶液、氯化钠溶液、溴化钾溶液、溴化铵溶液、氯化钾溶液、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳基脱汞吸附剂的制备方法，包括：A)将飞灰与碱液混合、刻蚀，得到刻蚀后的飞灰；B)在惰性气体环境中，将所述刻蚀后的飞灰与金属卤化物和碱混合，活化，得到活化飞灰；所述活化温度为700℃～800℃，所述活化时间为90～120min；C)将活化飞灰与金属卤化物溶液混合、改性，得到碳基脱汞吸附剂。

【技术特征摘要】
1.一种碳基脱汞吸附剂的制备方法，包括：A)将飞灰与碱液混合、刻蚀，得到刻蚀后的飞灰；B)在惰性气体环境中，将所述刻蚀后的飞灰与金属卤化物和碱混合，活化，得到活化飞灰；所述活化温度为700℃～800℃，所述活化时间为90～120min；C)将活化飞灰与金属卤化物溶液混合、改性，得到碳基脱汞吸附剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中刻蚀时间为10～12h。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中混合后还包括超声处理，所述超声处理的温度为50℃～60℃，所述超声处理的时间为30～40min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤B)中金属卤化物选自氯化锌、氯化铁、氯化钠、溴化钾、溴化铵、氯化钾、氯化铵、溴化钠、碘化钠、碘化钠、碘...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷立宝，陈元金，范军辉，陈天，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44