[发明专利]一种脱除垃圾焚烧废气中二恶英的吸附剂、制备方法及其应用

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种脱除垃圾焚烧废气中二恶英的吸附剂、制备方法及其应用，具体涉及的是吸附脱除二恶英的凹凸棒复合黏土、制备方法及其应用。

二、背景技术

二恶英是一类存在于垃圾焚烧废气中氯代杂环芳烃类化合物的统称，共有210余种同系物和异构体。这类物质不仅性质稳定，需要在高于850℃的富氧条件下方可分解，而且具有超强的致癌毒性、生殖毒性、内分泌毒性和抑制免疫功能。一旦垃圾焚烧废气中有二恶英释放到自然界，就会不断累积下来，给人类及周围居住的环境带来旷日持久的危害。国内外脱除垃圾焚烧废气中二恶英主要包括催化氧化、高温过燃烧、等离子体高温分解和活性碳吸附等方式。催化氧化技术由于焚烧烟气中组分复杂，催化剂易于中毒，需频繁进行再生；高温过燃烧技术，分解的二恶英在低温下仍可聚合生成二恶英；等离子体是在等离子场作用下离解成原子状态，然后经混合器分解，但该技术仍处于实验室研究探索阶段。与以上三种技术相比，活性碳吸附是最为简单的去除二恶英方式，设备投资小，但存在二次污染及吸附二恶英的后续处理问题。除此之外，活性碳高昂的成本，需要定期更换和操作不当会引起着火灾也是制约大规模应用的关键。有关活性碳吸附二恶英在诸多文献中有所报道。例如，EP0574705披露了一种横流式移动床吸附工艺，该工艺采用活性碳及活性焦作为吸附剂，在温度为90～120℃的条件下脱除烟气中的二恶英，使用后需要再生重新返回到吸附塔。US5198004介绍了一种脱除烟气中二恶英和呋喃等有害物质的活性碳过滤膜设备，其中活性碳与30-40％体积的水在一个过滤器中混合，而后烟道废气以鼓泡形式通过过滤层，从而去除二恶英和呋喃。Adiox工艺采用多种形状的掺杂活性碳的聚丙烯作为吸附剂，二恶英经过吸附处理后浓度低于0.1ngTEQ/m^3-(http://www.gmab.se/eng_dioxinrening.htm)。Yang等人以具有限域电子效应的碳纳米管作为吸附材料，并采用程序升温脱附技术考察了吸附二恶英的性能。研究发现，尽管碳纳米管具有较强的吸附性能，但由于吸附过强，再生较为困难(Industry andEngineering Chemistry Research，1999年38卷7期第2726～2731页)。

凹凸棒黏土(Attapulgite)，又名坡缕石(Palygorskite)，是一种具有层链状结构、富含镁铝硅酸盐的天然水合黏土材料，基础结构单元为两层硅氧四面体和一层镁(铝)氧八面体的三明治结构，最理想的晶胞分子式为(Mg)₅Si₈O₂₀(OH)₂(OH₂)₄·4H₂O。由于凹凸棒黏土经改性后可具有较高的比表面积、开放的介微孔复合孔道、良好的热稳定性以及低廉的生产成本，近年来受到了国内外学术界及工业界的广泛关注。关注的热点主要集中是利用凹凸棒黏土的上述特点开发新型的吸附剂、钻井流体、涂料、塑料粒子改性剂、粘结剂和催化剂载体等方面。目前，部分由凹凸棒黏土为原料的产品已经从实验室逐渐走向商品化，例如，Advanced Clay Technology公司已成功开发商品代号为ACTZORB^T的复合凹凸棒黏土材料用于吸附脱除蔬菜、矿物、动物油和蜡中的色素和杂质。

三、发明内容

本发明的目的是针对现有活性碳吸附工艺中活性碳价格高昂，二次污染及后续处理复杂等问题，提供一种高效脱除垃圾焚烧废气中二恶英的凹凸棒黏土复合吸附剂、制备方法及其应用。

本发明技术方案如下：

一种高效脱除垃圾焚烧废气中二恶英的凹凸棒黏土复合吸附剂，它是由凹凸棒黏土和少量助剂硅藻土组成，其特征在于：在所述的复合吸附剂中，凹凸棒黏土按质量百分含量计为80～95％，其余为硅藻土。

一种高效脱除垃圾焚烧废气中二恶英的凹凸棒黏土复合吸附剂，其特征在于该制备方法按如下步骤进行：

(1)将凹凸棒原土研磨破碎，分选出颗粒粒径为3mm～5mm的凹凸棒黏土；

(2)在颗粒粒径为3mm～5mm的凹凸棒黏土中按质量比为10～40％的比例加入酸水溶液，在温度60～120℃的加热条件下热活化4～20小时；

(3)将热活化后的凹凸棒黏土体系在400～500℃的温度下焙烧0.5～5.0小时去除结晶水；