[发明专利]一种高效抗硫铜基脱汞吸附剂的制备方法及其应用

说明书

针对目前大气汞污染排放的环境问题，本发明公开了一种高效抗硫铜基脱汞吸附剂的制备方法及其应用，该方法具有工艺流程短、操作简单、适用范围广、无污染等特点，可实现高二氧化硫气氛下单质态汞和氧化态汞的高效吸附脱除。该吸附剂的制作过程中首先将经过含铜溶液浸渍过的秸秆进行高温碳化，然后再通入二氧化硫气体进行高温活化，即可得到抗硫铜基吸附剂。将该吸附剂喷入烟气净化系统中，并最终在除尘过程中回收，汞的脱除效率在98%以上。本发明主要通过铜复合改性、高温碳化和高温活化三个步骤提高吸附材料的脱汞性能和抗硫效率，适合于有色金属冶炼和燃煤烟气的处理。

技术领域

本发明涉及一种高效抗硫铜基脱汞吸附剂的制备方法及其应用，尤其适合于燃煤、有色金属冶炼等过程产生的高硫含汞烟气的处理，属于汞污染排放控制和烟气治理领域。

背景技术

随着人们对大气汞的危害认识的加深，如何控制大气汞的排放已经成为全球关注的热点之一。早在上世纪九十年代大气汞污染控制就纳入了国际协议，且联合国多次将全球汞污染作为主要议题。在2013年，包括中国在内的92个国家和地区在联合国共同签署了旨在降低汞危害的《关于汞的水俣公约》，是全球汞污染控制的里程碑。中国是全球最大的大气汞污染排放国，据估计我国每年向大气排放的汞量超过500t，其中燃煤发电和有色金属冶是主要的大气汞排放来源。在高温燃烧过程中，燃料或矿石中大部分硫元素和汞一起进入烟气中，这就形成了含硫含汞烟气，因此如何高效处理含硫烟气中的汞成为我国汞污染治理的主要任务。

烟气中汞通常有三种形态，即颗粒态汞、单质态汞和氧化态汞。烟气中不同形态的汞去除难度不同，颗粒态的汞容易在除尘设备（静电除尘、布袋除尘等）去除；氧化态汞由于良好的水溶性，常在湿法洗涤净化过程中去除；单质汞稳定性较高，难以被现有设备净化，从而最终排放到大气中去。目前吸附技术已经成为汞污染防控技术的主流方向，因其脱汞效率高、易回收等优点而得到广泛的应用。中国专利ZL201310254794.X公开一种脱汞吸附剂的制备方法，其使用氧化镍或氧化铜作为活性成分，使用三氧化二铝作为载体，实现Hg和NO的协同氧化去除，但该方法使用活性氧化铝做载体，材料成本高。中国专利ZL201610944690.5中公布了一种复合高活性脱汞吸附剂的制备方法，其应用氯化铜改性飞灰并在凹凸棒土上负载氧化铜，从而实现单质态汞的高效吸附，但是其易受高浓度二氧化硫的影响。针对燃煤和有色冶炼行业领域，烟气脱汞的核心是采用廉价的吸附材料实现高硫气氛下汞的高效吸附脱除，因此亟需开发新型的抗硫、高效、廉价的吸附材料。

发明内容

针对现有的吸附剂脱汞效率低、抗硫性差和价格昂贵的问题，本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、脱汞效率高、对环境友好的吸附脱汞的方法，该方法可实现高二氧化硫气氛下汞高效的吸附脱除。

本发明的另一个目的是提供所述的吸附剂在烟气脱汞工艺上的应用，特别适合于燃煤和冶炼等高硫烟气中汞的脱除。

为了达到上述目的，本发明一方面提供了一种高效抗硫铜基脱汞吸附剂的制备方法，该方法是将经过含铜溶液浸渍过的秸秆进行高温碳化，然后再通入二氧化硫气体进行高温活化，即得所述铜基脱汞吸附剂。

优选的，含铜溶液可为氯化铜、硝酸铜和硫酸铜溶液中的一种或多种，铜离子摩尔浓度为0.1~0.25mol/L。

优选的，秸秆的粒度小于0.5mm，秸秆和含铜溶液的质量比为（0.2~0.4）：1。

优选的，所述的铜溶液浸渍过程为：将粉碎的秸秆和铜溶按比例混合，然后进行10min的超声处理，并过滤、自然干燥，得到样品A。

优选的，所述的高温活碳化过程为：将样品A置于管式炉中，通入高纯氮气作为保护气体，流速为0.4L/min~0.8L/min，然后以5℃/min的升温速率加热到550℃~700℃，再保温15~30min，得到样品B。