一种用于脱除烟气中汞的滤袋/滤芯及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种用于脱除烟气中汞的滤袋/滤芯及其制备方法和应用，以针刺毡为主体基布，亚硒酸根为硒源，在还原剂的作用下将亚硒酸根转化为纳米硒原位担载在毡体上，毡体真空干燥后进行表面处理再次干燥，取出毡体经裁剪缝制后得到过滤袋/滤芯。本发明专利技术的滤袋/滤芯，兼具脱汞和除尘功能，既可以取代传统滤袋在布袋除尘单元于50

【技术实现步骤摘要】
一种用于脱除烟气中汞的滤袋/滤芯及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于烟气净化与污染控制领域，具体而言，涉及一种用于脱除烟气中汞的滤袋/滤芯及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]冶金、燃煤电厂、水泥生产、石油化工、垃圾处理、天然气生产等行业产生的烟气中含有微小粉尘颗粒和汞，对大气环境造成了极大的污染。汞和粉尘进入人体内，对皮肤和呼吸道造成严重的危害，汞还是一种具有剧毒性、腐蚀性、挥发性、易迁移扩散性的物质，可以在生物体内积累转化成毒性巨大的甲基汞，严重破坏中枢神经系统，导致脑损伤，甚至危及生命。
[0003]工业烟气净化过程主流的除尘方式有布袋除尘、电除尘、机械除尘等，而汞在烟气中存在三种形态，不同的形态脱除方式不同。其中颗粒态汞(Hg
P
)可在烟气净化过程通过电除尘和布袋除尘设备协同脱除，氧化态汞(Hg
2+
)可以通过湿式烟气净化设备脱除。气态单质汞(Hg0)是烟气中汞的主要存在形式，其挥发性高，几乎不溶于水，很难被现有的烟气净化设备捕获，需将Hg0转化为Hg
p
或Hg
2+
脱除，但转化过程复杂、成本较高，另外烟气中的Hg0以Hg
p
或Hg
2+
进入固废或废水中，需要再次处理脱除，增加了脱汞成本且存在汞的二次释放风险。因此，实现烟气中全形态汞的高效固定脱除是当前亟需解决的重要问题。
[0004]一方面除尘单元的电除尘或布袋除尘器仅可脱除烟气中的烟尘和部分颗粒态汞，对单质汞的脱除效果较差，需安装独立的脱除单质汞的设备；另一方面脱汞和其他烟气除尘单元的温度窗口不一致，故目前烟气脱汞除尘净化分别在两个独立单元完成，工艺冗长、影响因素繁多。脱汞与除尘单元的独立运行会增加占地空间，提高了设备投资和运行成本，且目前脱汞单元使用的脱汞剂会改变烟尘成分影响其再利用。因此，如何将除尘和脱汞单元耦合一体化与集成化，缩短烟气净化工艺流程，降低烟气净化总成本，是烟气污染控制领域的一个重要发展方向。

技术实现思路

[0005]为了解决目前烟气净化工艺中脱汞与除尘单元独立运行占地空间大，设备投资和运行成本高或烟气中全形态汞高效固定脱除困难，脱汞剂影响烟尘再利用的问题，本专利技术提出了一种用于脱除烟气中汞的滤袋/滤芯及其制备方法和应用，旨在开发一种用于烟气脱汞单元高效固定脱除汞或用于烟气除尘单元同时脱除烟尘和汞的先进材料和技术，实现烟气净化过程脱汞或除尘和脱汞单元耦合一体化与集成化。
[0006]本专利技术的技术方案具体介绍如下：
[0007]一种用于脱除烟气中汞的滤袋/滤芯的制备方法，包括如下步骤：
[0008]步骤1：将纤维开松、混合、铺网后加入基布，在成网机中制成针刺毡，将针刺毡在乙醇和水中漂洗后晾干；
[0009]步骤2：将含有亚硒酸根的物质与还原剂同时加入到水溶液中搅拌至完全溶解得
到含硒混合溶液；
[0010]步骤3：将针刺毡浸泡入含硒混合溶液中一次搅拌、超声，然后添加碱调节pH值使亚硒酸根还原成单质硒，继续二次搅拌得到载硒毡体；
[0011]步骤4：载硒毡体真空下干燥后进行表面处理然后再次干燥，取出后经裁剪缝制后得到滤袋/滤芯。
[0012]优选地，步骤1中，纤维和基布的材料均为玻璃纤维、聚苯硫醚塑胶纤维、涤纶、聚四氟乙烯纤维、聚甲基丙烯酸甲酯纤维、高氧化硅纤维、芳香族聚酰胺纤维、金属纤维中的一种，针刺毡的厚度为0.4
‑
5mm，重量为0.1
‑
2kg/m2。
[0013]优选地，步骤2中，含有亚硒酸根的物质为亚硒酸盐及其水合物、亚硒酸氢盐及其水合物、亚硒酸或亚硒酸铵。
[0014]优选地，步骤2中，还原剂为联铵、还原型谷胱甘肽、羟胺、亚磷酸、亚硫酸中的一种。
[0015]优选地，步骤2中，亚硒酸根和还原剂的摩尔比为16：1
‑
1：1。
[0016]优选地，步骤3中，亚硒酸根添加量与针刺毡面积的比例为0.1
‑
2mol/m2。
[0017]优选地，步骤3中，含硒混合溶液完全没过针刺毡，一次搅拌时间为2
‑
30min，超声时间为5
‑
30min。
[0018]优选地，步骤3中，添加碱至pH≥8，二次搅拌时间为4
‑
12h。
[0019]优选地，步骤4中，表面处理为烧毛、覆膜、压烫、保护液喷涂方式中的至少一种，其中，覆膜方式中的覆膜材料选自PTFE膜、多孔PU膜、PMI泡沫膜、改性GF膜中的至少一种，通过热压覆在载硒毡体上；保护液喷涂方式中的保护液成分选自抗静电剂、抗氧化剂、抗菌剂、偶联剂、疏水剂和分散剂中的至少一种。
[0020]优选地，步骤4中，真空干燥温度为100
‑
130℃，干燥时间为4
‑
12h，再次干燥温度为60
‑
100℃，干燥时间为2
‑
6h。
[0021]本专利技术还提供了上述制备方法制得的用于脱除烟气中汞的滤袋/滤芯。
[0022]本专利技术还提供了上述用于脱除烟气中汞的滤袋/滤芯的应用，将其用于工业烟气净化过程的除尘单元，用于同时脱除烟尘和汞；或将其用于工业烟气净化过程的脱汞单元，用于脱除汞。
[0023]本专利技术的滤袋/滤芯，兼具脱汞和除尘功能，既可以取代传统滤袋在布袋除尘单元于50
‑
200℃的温度区间内同时脱除烟尘和汞，还可以专门在烟气净化过程中的脱汞单元作为滤袋/滤芯用于汞的高效脱除，其中汞的形态包括气态单质汞、颗粒态汞、氧化态汞。
[0024]优选地，滤袋/滤芯使用周期结束统一更换，将更换的滤袋/滤芯集中浸泡于硫脲和盐酸的混合液中对汞进行脱附，得到含汞溶液，再经电解得到单质汞，实现汞的回收。
[0025]本专利技术中，纤维和基布高速针刺形成了具有丰富的三维成孔结构的针刺毡，亚硒酸根在还原剂的作用下还原为纳米单质硒，在浸洗过程中，硒均匀的附着在针刺毡丰富的三维孔结构中，硒成功的担载到了针刺毡上得到载硒毡体。载硒毡体和覆膜复合在一起实现烟尘的表面过滤，99.99％的粉尘被截留在滤袋的外表面，而除尘后的干净气体通过膜和针刺毡进入滤袋内部。由于元素硒和汞之间有很强的亲和力，烟气通过载硒针刺毡的过程中硒将烟气中各种形态的汞转化为稳定的硒化汞，实现了汞的固定脱除，且硒脱除汞的最优温度区间与布袋除尘装置的温度区间契合，进而在布袋除尘单元实现了烟气除尘和脱汞
的耦合一体化与集成化。实际烟气净化过程气布比为0.8
‑
2.4m3/(m2·
min
‑1)，该气布比下汞有足够的机会被滤袋捕获，实现烟气中烟尘和汞的同时高效脱除。
[0026]和现有技术相比，本专利技术技术方案的优势：
[0027](1)该滤袋兼具脱汞和除尘功能，将烟气脱汞和除尘单元耦合一体化、集成化，可缩短烟气净化流程，节约空间，降低建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于脱除烟气中汞的滤袋/滤芯的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将纤维开松、混合、铺网后加入基布，在成网机中制成针刺毡，将针刺毡在乙醇和水中漂洗后晾干；步骤2：将含有亚硒酸根的物质与还原剂同时加入到水溶液中搅拌至完全溶解得到含硒混合溶液；步骤3：将针刺毡浸泡入含硒混合溶液中一次搅拌、超声，然后添加碱调节pH值使亚硒酸根还原成单质硒，继续二次搅拌得到载硒毡体；步骤4：载硒毡体真空下干燥后进行表面处理然后再次干燥，取出后经裁剪缝制后得到滤袋/滤芯。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1中，纤维和基布的材料均为玻璃纤维、聚苯硫醚塑胶纤维、涤纶、聚四氟乙烯纤维、聚甲基丙烯酸甲酯纤维、高氧化硅纤维、芳香族聚酰胺纤维、金属纤维中的一种，针刺毡的厚度为0.4
‑
5mm，重量为0.1
‑
2kg/m2。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，含有亚硒酸根的物质为亚硒酸盐及其水合物、亚硒酸氢盐及其水合物、亚硒酸或亚硒酸铵。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2中，还原剂为联铵、还原型谷胱甘肽、羟胺、亚磷酸、亚硫酸中的一种；亚硒酸根和还原剂的摩尔比为16：1
‑
1：1。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3中，亚硒酸根添加量与针刺毡面积的比例为0.1
‑
2mol/m2；含硒混合溶液完全没过针刺毡...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海龙，孟凡悦，杨建平，屈文麒，杨泽群，朱鹏琳，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：