活性炭基材料、烟气脱硫剂及其制备方法和烟气脱硫方法技术

本发明专利技术公开了一种活性炭基材料、烟气脱硫剂及其制备方法和烟气脱硫方法以解决提高活性炭基材料或烟气脱硫剂使用寿命的技术问题。活性炭基材料，包括：基体相，所述基体相主要由活性炭构成；以及增强相，所述增强相主要由石膏晶须构成。由于石膏晶须具有高强度、高模量、高韧性、抗酸碱的性能，作为增强相可有效提高活性炭基材料的强度和韧性，可使活性炭基材料长期处于酸性、高温条件下而不碎裂，有效保证活性炭基材料使用寿命。同时，石膏晶须具有均匀截面、外形完整且内部结构完善的亚纳米纤维材料，因此石膏晶须与活性炭均具有较高比表面和吸附性能，当石膏晶须与活性炭复合后，可形成均一纳米结构，保证活性炭基材料的比表面积和吸附性能。

【技术实现步骤摘要】
活性炭基材料、烟气脱硫剂及其制备方法和烟气脱硫方法
本说明书提供的专利技术创造的实施例涉及活性炭基材料、烟气脱硫剂、烟气脱硫剂的制备方法以及烟气脱硫方法。
技术介绍
活性炭在烟气脱硫领域已有应用(例如公开号为CN109399668A的中国专利文献中的记载的“活性炭基催化剂”)，但是，目前基于活性炭的催化法烟气脱硫技术仍然存在一些问题。首先是催化法烟气脱硫技术中使用的煤质活性炭含有各种金属元素，导致在脱硫过程中产生的副产物稀硫酸不纯，增加了稀硫酸的回收利用难度；其次，活性炭因吸附性能优异而被广泛应用于环保领域，但当应用于催化法烟气脱硫技术中时，活性炭的使用寿命较低；此外，活性炭作为脱硫催化剂载体的成本也较高。另一方面，随着国家对环境与资源的严格管理，对环境友好的生物质活性炭近年来逐渐受到关注。生物质活性炭主要包括椰壳活性炭、秸秆活性炭、竹质活性炭等。其中，竹质活性炭的原材料是竹子，而中国是竹子资源大国但对竹子资源综合利用率又较低，同时竹子也是可再生资源，因此中国也在大力鼓励竹子资源的利用和产品推广。在这样的背景下，鉴于竹质活性炭生产过程中污染较少，竹质活性炭在活性炭市场上备受追捧。专利技术创造内容本说明书提供的专利技术创造的实施例的目的在于提供一种活性炭基材料、烟气脱硫剂、烟气脱硫剂的制备方法以及烟气脱硫方法，以解决提高活性炭基材料或烟气脱硫剂使用寿命的技术问题。为了实现上述目的，根据本说明书的一个方面，提供了一种活性炭基材料，包括：基体相，所述基体相主要由活性炭构成；以及增强相，所述增强相主要由石膏晶须构成。活性炭为比表面积发达的多孔材料，孔径约为2nm-10nm，因为具有优异的吸附性能而被广泛应用于环保领域；但是，专利技术人发现，在一定的温度(需脱硫烟气往往温度较高)和酸性条间下，活性炭的使用寿命较低。为了解决活性炭的使用寿命较低的技术问题，上述技术方案采用石膏晶须作为增强相，由于石膏晶须具有高强度、高模量、高韧性、抗酸碱的性能，作为增强相可有效提高活性炭基材料的强度和韧性，可使活性炭基材料长期处于酸性、高温条件下而不碎裂，有效保证活性炭基材料使用寿命。同时，石膏晶须具有均匀截面、外形完整且内部结构完善的亚纳米纤维材料，因此石膏晶须与活性炭均具有较高比表面和吸附性能，当石膏晶须与活性炭复合后，可形成均一纳米结构，保证活性炭基材料的比表面积和吸附性能。根据本说明书提供的专利技术创造的实施例，所述石膏晶须与活性炭的质量比可以为0.03-0.2，优选为0.03-0.05。专利技术人发现，当石膏晶须与活性炭的质量比过低时所制备的活性炭基材料强度无明显提高，使用寿命无明显改善；但若石膏晶须与活性炭的质量比过高，将导致活性炭基材料中的非碳成分过高，即灰分过高，致活性炭基材料的比表面积降低，孔径变化大，吸附性能降低。因此，可将石膏晶须与活性炭的质量比设定为0.03-0.2，优选0.03-0.05。根据本说明书提供的专利技术创造的实施例，所述石膏晶须是在活性炭炭化前通过与活性炭炭化前体混合而加入到活性炭基材料中的。根据本说明书提供的专利技术创造的实施例，所述活性炭的表面还具有吡啶型和/或吡咯型的含氮基团。根据本说明书提供的专利技术创造的实施例，所述活性炭为竹质活性炭，优选为楠竹活性炭。根据本说明书的一个方面，提供了一种烟气脱硫剂，该烟气脱硫剂主要由上述任意一种活性炭基材料构成或主要由上述任意几种实施例合并所得活性炭基材料构成。当使用上述活性炭基材料作为烟气脱硫剂时，因活性炭强吸附性能，在长期脱硫过程中，主要通过活性炭孔内吸附硫酸，可抑制石膏晶须的水解，在硫酸环境下，石膏晶须不易流失，从而保证增强相的稳定。其原理如下：(a)水解过程：(b)抑制过程：根据本说明书提供的专利技术创造的实施例，烟气脱硫剂的平均抗压强度≥200N/cm且脱硫活性≥40mg/g；优选的，烟气脱硫剂的平均抗压强度≥240N/cm且脱硫活性≥60mg/g；更优选的，烟气脱硫剂的平均抗压强度≥260N/cm且脱硫活性≥70mg/g；再优选的，烟气脱硫剂的平均抗压强度≥280N/cm且脱硫活性≥100mg/g。根据本说明书的一个方面，提供了一种烟气脱硫剂的制备方法，包括：获得竹材经一次炭化和制粉后所得粉末原料；将该粉末原料与石膏晶须进行捏合得到膏状料体；将膏状料体成型为烟气脱硫剂所需形状的坯料然后对该坯料进行干燥；对坯料进行二次炭化得到炭化料；以氨水作为胺化剂对炭化料进行胺化处理得到烟气脱硫剂产品。根据本说明书提供的专利技术创造的实施例，所述将该粉末原料与石膏晶须进行捏合得到膏状料体包括：按照石膏晶须与粉末原料的质量之比为0.03-0.2将两者进行混合；加入所述一次炭化副产品竹焦油作为粘接剂然后进行捏合；升温至60℃-80℃，然后加入水继续捏合形成膏状料体。根据本说明书提供的专利技术创造的实施例，所述对坯料进行二次炭化得到炭化料包括：对坯料进行绝氧二次炭化，二次炭化温度为350℃-600℃，炭化时间为45min-60min。根据本说明书提供的专利技术创造的实施例，所述以氨水作为胺化剂对炭化料进行胺化处理得到烟气脱硫剂产品包括：使用质量浓度为5％-12％的氨水，氨水使用量控制在15ml/h-60ml/h，胺化处理时间2h-5h，胺化处理温度800℃-1000℃。根据本说明书的一个方面，提供了一种烟气脱硫方法，使烟气通过上述任意一种烟气脱硫剂或上述任意一种烟气脱硫剂的制备方法制备得到的烟气脱硫剂，从而使烟气中的二氧化硫、水、氧气被吸附在烟气脱硫剂的上并在活性组分的催化作用下发生反应生成硫酸；当烟气脱硫剂上附着的硫酸达到一定程度后，再使用稀硫酸和/或水作为再生液对烟气脱硫剂进行循环喷淋从而在烟气脱硫剂上去除附着的硫酸并释放烟气脱硫剂上的催化活性位。石膏晶须具有固定的横截面形状、完整的外形、完善的内部结构、长径比高达5-1000的纤维状单晶体，添加后可以提高活性炭基材料的抗拉强度和弹性模量，从而提高活性炭基材料的抗压强度。作为烟气脱硫剂在数次的再生使用后，活性炭基材料的抗酸性能也有提高，所以可以保持超长的脱硫使用寿命。活性炭表面的吡啶型和/或吡咯型的含氮基团可提高烟气脱硫剂的脱硫能力。下面结合附图和具体实施方式对本说明书提供的专利技术创造的实施例做进一步的说明.本说明书提供的专利技术创造的实施例附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本说明书提供的专利技术创造的实施例的实践了解到。附图说明构成本说明书提供的专利技术创造的实施例的一部分的附图用来辅助对本说明书提供的专利技术创造的实施例的理解，附图中所提供的内容及其在本说明书提供的专利技术创造的实施例中有关的说明可用于解释本说明书提供的专利技术创造的实施例，但不构成对本说明书提供的专利技术创造的实施例的不当限定。在附图中：图1为本说明书提供的烟气脱硫剂的制备方法的实施例的工艺流程图。图2为本说明书提供的烟气脱硫剂的实施例的官能团结构XPS表征图。图3为本说明书提供的烟气脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种活性炭基材料，其特征在于，包括：/n基体相，所述基体相主要由活性炭构成；以及/n增强相，所述增强相主要由石膏晶须构成。/n

【技术特征摘要】
1.一种活性炭基材料，其特征在于，包括：
基体相，所述基体相主要由活性炭构成；以及
增强相，所述增强相主要由石膏晶须构成。


2.如权利要求1所述的活性炭基材料，其特征在于：所述石膏晶须与活性炭的质量之比为0.03-0.2，优选为0.03-0.05。


3.如权利要求1所述的活性炭基材料，其特征在于：所述活性炭的表面形成有吡啶型和/或吡咯型的含氮基团。


4.如权利要求1所述的活性炭基材料，其特征在于：所述活性炭为竹质活性炭，优选为楠竹活性炭。


5.一种烟气脱硫剂，其特征在于：
主要由权利要求1-4中任意一项权利要求所述的活性炭基材料构成；或
主要由权利要求2-4中任意两项权利要求合并所得活性炭基材料构成；或
主要由权利要求2-4共三项权利要求合并所得活性炭基材料构成。


6.如权利要求5所述的烟气脱硫剂，其特征在于：烟气脱硫剂的平均抗压强度≥200N/cm且脱硫活性≥40mg/g；优选的，烟气脱硫剂的平均抗压强度≥240N/cm且脱硫活性≥60mg/g；更优选的，烟气脱硫剂的平均抗压强度≥260N/cm且脱硫活性≥70mg/g；再优选的，烟气脱硫剂的平均抗压强度≥280N/cm且脱硫活性≥100mg/g。


7.一种烟气脱硫剂的制备方法，其特征在于，包括：
获得竹材经一次炭化和制粉后所得粉末原料；
将该粉末原料与石膏晶须进行捏合得到膏状料体；
将...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄昆明，张怀民，岑望来，李新，尹华强，杨志杰，
申请(专利权)人：成都达奇环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51