[发明专利]一种脱SO2高效吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于矿产资源加工利用和环保材料制备技术领域，具体涉及一种脱SO₂高效吸附剂及其制备方法。

背景技术：

目前，我国能源结构仍以煤炭为主，由煤炭燃烧产生的SO₂污染依然非常严重。近年我国多个省市雾霾污染日益严重，其中经赋存在空气中的SO₂转化成的PM2.5颗粒物是重要成因之一。排放进入空气中的SO₂形成的酸沉降也给农业、林业等生态系统带来了严重的破坏。对煤炭燃烧产生的含SO₂烟气进行深度脱硫是控制SO₂污染的重要措施。烟气脱硫主要分为湿法和干法两大类。湿法烟气脱硫具有脱硫效率高、反应速度快等优点。但同时也存在投资和运行成本高、脱硫过程产生大量废水、脱硫产物难以回收利用以及设备腐蚀及结垢严重等不足。干法烟气脱硫过程不产生废水和废酸、设备腐蚀小、脱硫后烟气的扩散性好，但脱硫剂脱硫效率低是制约此方法应用的瓶颈问题。因此，开发高效脱硫剂是干法脱硫得以更广泛的推广和应用的重要前提之一。

实际中，干法烟气脱硫使用最广泛的脱硫剂是氧化钙，氧化钙对SO₂的吸附容量小，活性差，使得其脱硫效率只能达到70%左右，无法满足日益严格的环保要求。而开发吸附容量更大，活性更强的干法脱硫剂也成为重要的研究方向。公开专利CN101607172B提供了一种利用高炉渣和石灰为主要原料来制备钙基脱硫剂的技术方案，制备出比表面积为79.03m²/g的干法烟气脱硫剂，该脱硫剂在干法条件下脱硫效率达到95%。公开专利CN102389770B利用γ-Al₂O₃焙烧活化及L-α-丙氨酸负载制备出脱SO₂吸附剂，其在固定床反应器条件下穿透SO₂的吸附量约为20mg/g。天然菱镁矿及其加工产物常被用作湿法烟气脱硫剂，而将其应用于干法烟气脱硫的研究很少。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种对SO₂具有较高吸附活性及较大吸附容量，吸附效率高的脱SO₂高效吸附剂及其制备方法。

本发明制备的脱SO₂高效吸附剂，其中菱镁矿的煅烧为后续水化改性提供了更大的活性表面及更多的活性位点，水化过程中过渡金属离子负载改性是调控水化表面的化学组成及形貌的重要工艺过程，低温煅烧活化是水化改性产物产生新的活性表面与位点的过程，制备获得的吸附剂具有特殊的结构及表面特性，对SO₂具有较高吸附活性及较大吸附容量，可以用作一种高效的干法烟气脱硫剂。

本发明的脱SO₂高效吸附剂，其是通过以下方法制备的：

a、菱镁矿煅烧活化：将菱镁矿破碎研磨至100～400目粒径，将研磨后的菱镁矿在650～900℃条件下煅烧不超过2h获得煅烧产物；

b、水化负载活性过渡金属改性：按固液质量比1：15～30，将上述煅烧产物加入到水或含有Fe³⁺、Ce³⁺或Ti⁴⁺的过渡金属离子水溶液中，水化1～6h，得到水化产物；

c、水化产物经固液分离，分离出的固相在105～120℃条件下烘干，得到干燥的物料；

d、把干燥的物料在450～500℃条件下煅烧活化1～2h，获得脱SO₂高效吸附剂。

所述的水或过渡金属离子水溶液是指Fe³⁺、Ce³⁺或Ti⁴⁺的溶解盐水溶液，包括但不限于硝酸铁、硫酸铁、硝酸铈、硫酸铈、硫酸氧钛金属盐的水溶液，其浓度范围为Fe³⁺：0～0.1mol/L；Ce³⁺：0～0.05mol/L；Ti⁴⁺：0～0.05mol/L。进一步优选，其浓度范围为Fe³⁺：0.06～0.1mol/L；Ce³⁺：0.03～0.05mol/L；Ti⁴⁺：0.03～0.05mol/L。

所述的水化1～6h优选是以100～1000r/min的速率搅拌水化1～6h

所述的固液分离可以用公知的固液分离方法，如过滤、压滤脱水，水洗涤。