[发明专利]用于吸附垃圾焚烧烟气中重金属离子的硫酸钙晶须制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸钙晶须的制备方法，具体涉及一种用于吸附垃圾焚烧烟气中重金属离子的硫酸钙晶须制备方法。

背景技术

重金属是垃圾焚烧烟气中的一种主要污染物，采用吸附法捕获垃圾焚烧烟气中的重金属离子目前已成为控制重金属污染的主要方法之一。传统的吸附剂是活性炭，活性炭有很强的吸附能力，重金属去除率高，但由于价格昂贵，应用受到很大限制。近年来，开发了一系列非活性炭固体吸附剂，主要有粘土类吸附剂、腐殖酸类吸附剂、废弃物吸附剂等。粘土类吸附剂组分主要有Si、Al、Ca、Mg等金属离子的氧化物，如蒙脱石、高岭土、凹凸棒石等；腐殖酸类吸附剂主要是利用腐殖酸丰富的表面有机官能团实现对重金属离子的吸附，一般采用富含腐殖酸的风化煤、褐煤或煤泥作吸附材料；废弃物吸附剂吸附重金属离子的机理很复杂，目前常用的废弃物吸附剂主要有粉煤灰、钢渣、碱渣等。上述非活性炭吸附剂由于存在制备及改性工艺复杂、生产成本高、吸附效率不理想等问题，目前都没有实现工业化应用。

发明内容

针对上述吸附剂存在的不足，本发明提出了一种用于吸附垃圾焚烧烟气中重金属离子的硫酸钙晶须制备方法。其技术解决方案是：

一种用于吸附垃圾焚烧烟气中重金属离子的硫酸钙晶须制备方法，包括以下步骤：

(1)选取平均粒度为30～60μm的石膏原料，将其与水配制成重量百分比浓度为2％～6％的料浆；

(2)将步骤(1)中配制好的料浆放入微波反应器中，加入晶须形貌调节剂，然后将料浆的pH调整为8～10，在常压、温度为120～130℃的条件下，搅拌加热1～2h，控制搅拌速率为200～500rpm，反应结束后过滤，得到硫酸钙晶须粗产物(未改性硫酸钙晶须)；

(3)将步骤(2)中制取的硫酸钙晶须粗产物在碱性溶液中浸泡一段时间，取出自然干燥后，放入马弗炉中，在隔绝氧气的条件下，升温至600～900℃后活化2～4h，即制得用于吸附垃圾焚烧烟气中重金属离子的硫酸钙晶须成品(改性硫酸钙晶须)。

上述步骤(1)中，所述石膏原料为天然石膏或工业脱硫石膏。

上述步骤(2)中，所述晶须形貌调节剂为氯化镁或硫酸钾；晶须形貌调节剂的加入量为1L料浆中加入0.02～0.05mol的晶须形貌调节剂。

上述步骤(3)中，所述碱性溶液为氢氧化钠或氢氧化钾；按1g硫酸钙晶须粗产物浸泡于5～10ml浓度为0.1～0.3mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾溶液的比例浸泡，浸泡时间为24～72h。

本发明可具有以下有益技术效果：

1、本发明制备的硫酸钙晶须具有较大的比表面积、发达的孔隙结构，可以有效吸附垃圾焚烧烟气中的重金属离子，吸附效果与活性炭相当；经检测利用微波反应器制备的硫酸钙晶须(未改性硫酸钙晶须)比表面积约为4.38m²/g，经高温活化改性处理后硫酸钙晶须(改性硫酸钙晶须)的比表面积为4.89～5.13m²/g；另外，本发明具有生产成本低、制备周期短、易操作、可批量生产等特点。

2、本发明在生产硫酸钙晶须的过程中先用微波加热，该方法具有加热速度快、节能、易于控制以及选择性加热等特点，而且与现有技术中的高压制备不同，微波加热在常压下就可进行反应；利用微波法制备的硫酸钙晶须可以显著提高结晶反应的速率，缩短反映周期。本发明还对微波加热制得的硫酸钙晶须粗产物进行改性处理，即先将硫酸钙晶须粗产物浸泡在碱性溶液中，然后进行高温活化；利用碱性溶液充分浸泡后可以提高硫酸钙晶须表面的pH值，而随着硫酸钙晶须表面pH值的升高，硫酸钙晶须对重金属离子的吸附作用将增强；高温活化可以扩大晶须的内孔尺寸，同时使Na⁺或K⁺与晶须中的Ca²⁺离子在高温作用下形成共晶体，为重金属离子的吸附提供活性位。

附图说明

图1为硫酸钙晶须粗产物的SEM照片。

图2为硫酸钙晶须成品的SEM照片。

具体实施方式

实施例1