[发明专利]一种改性凹凸棒土材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，该材料可用于烟气脱汞，具体涉及一种改性凹凸棒土材料及其制备方法和应用，利用溴化盐浸渍凹凸棒土制备烟气脱汞催化剂的方法。 

背景技术

汞由自然界和人类活动释放到环境中，其中以人为排放为主，约占3/4。汞污染的人类活动主要有电厂及工业锅炉的煤燃烧、固体废物焚烧、工业生产排放等，其中以煤的燃烧为主。世界每年煤的燃烧量为50亿吨左右，并逐年增长。我国是世界产煤大国，煤炭产量占世界的37%，同时也是燃煤大国，能源消耗主要以煤为主，我国2010年能源结构中煤消耗比例高达70.4%。世界范围内煤中汞的含量为0.012～0.33μg/g，平均值为0.13μg/g，而中国大部分煤中的汞含量为0.1～0.3μg/g，平均值为0.22μg/g，高于世界煤中的平均含量。目前全球每年由于人为活动向大气排放汞含量约为2000吨，其中中国占了25～30%。随着经济的快速发展，用于电力行业的燃煤量逐年增长，造成了向大气中汞排放量的增长，所以煤燃烧过程中汞释放量的控制对于我国汞污染的防治非常重要。

  燃煤烟气中的汞排入大气以后随着大气的运动造成大范围的汞污染。大气中的汞直接或者间接的通过气象沉积进入水体，进入水体的汞可以形成甲基汞，甲基汞易积累在鱼类或者以食鱼为主的食物链中，严重地危害了生态系统和公共卫生。在人体内，汞作为一种神经毒素，干扰了大脑和神经系统，对孕妇和儿童的危害最大。对成人而言，汞中毒可影响生育、血压调节，记忆变弱、甚至导致失明。因此，控制汞及汞化合物释放到大气中成为一个强制性的问题，受到政府和全球环境保护组织密切关注。

燃煤烟气中的汞主要以三种形态存在：元素汞（Hg⁰）、氧化态汞（Hg²⁺）和颗粒态汞（Hg_P）。后面两种形态的汞可以被现有的污染物控制设备吸收，例如烟气脱硫装置、惯性除尘器、静电除尘装置或布袋除尘器。但是由于Hg⁰的高挥发性及在水中的难溶性，现有的烟气净化设备很难将其去除，是目前烟气汞污染控制的关键。因此，有效有效脱除烟气中的汞，特别是零价汞，对于大气污染治理具有重要的意义。目前，控制煤燃烧过程产生的烟气中汞污染排放的技术很多，其中以吸附剂吸附烟气中的汞，是研究最多的方法。吸附法的机理主要是依靠吸附剂表面的多孔结以吸附污染物。目前，研究的脱汞吸附剂主要有活性炭、飞灰、钙基吸附剂、沸石材料等。研究最多的是活性炭类吸附剂，活性炭类吸附剂脱汞效率高，但是价格昂贵；飞灰、钙基吸附剂价格低，但是对单质汞的脱除效率不是很高。寻找廉价，高效的新型烟气脱汞吸附剂成为当前工作的关键之一。最近催化剂脱汞被许多研究者研究，其中包括SCR催化剂、金属及金属氧化物等，但对凹凸棒土制备眼其脱汞催化剂的开发和利用不是很多。

专利号为201210179807.7的中国专利公开了一种烟气脱汞催化剂及其制备方法，该催化剂为锰铁和铁盐负载改性的粉煤灰，其中锰元素和铁元素的总负载量为2-25wt%。实验结果显示，本发明催化剂是一种高效、经济的脱汞吸附剂，其原料易购买，催化剂在较长时间内能稳定维持高活性，催化剂表面形成的HgO在300^。C以下能稳定吸附在催化剂表面，有利于催化的再生处理和汞的回收利用。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种新型的燃煤烟气脱汞催化剂，改性凹凸棒土材料，该材料具有高效的脱汞性能，且价格便宜及抗中毒能力强。本发明的另一个目的是提供这种烟气脱汞吸附剂的制备方法。

  本发明的技术方案：

一种改性凹凸棒土材料，凹凸棒土材料为利用溴化盐浸渍改性的凹凸棒土。

一种改性凹凸棒土材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）配置一定浓度的分散剂水溶液，恒温搅拌下加入凹凸棒土，固液比为1:20；充分搅拌后，将此悬浮液置超声波震荡10～60min，置悬浮液中的凹凸颗粒充分水化分散；静置30～60min后，将悬浮液上下分离，上部分采用真空冷冻干燥；

  （2）配置一定浓度酸溶液，恒温搅拌下加入经步骤一预处理的凹凸棒土；充分搅拌后，将此溶液洗至中性，然后抽滤、烘干，研磨至60目，置于干燥密闭的容器中保存；

  （3）将步骤二处理好的凹凸棒土放入装有溴化盐溶液的容器中搅拌30～60min，然后浸渍24h；

  （4）过滤去除凹凸棒土水分，60℃下烘干，即制得改性凹凸棒土材料；

所述的改性凹凸棒土材料的制备方法，步骤一中的分散剂水溶液为六偏磷酸钠水溶液；