[发明专利]一种适用于燃煤烟气的脱汞吸附剂及其制备方法

说明书

本发明属于燃煤烟气汞排放控制相关技术领域，其公开了一种适用于燃煤烟气的脱汞吸附剂及其制备方法，该方法包括以下步骤：(1)提供改性机构，所述改性机构包括相串联的第一等离子体反应器及第二等离子体反应器；(2)向所述第一等离子体反应器内通入携带气及第一活性气体，所述携带气携带活性炭进入所述第一等离子体反应器，所述第一等离子体反应器对所述活性炭进行等离子处理，所述活性炭的表面生成C‑S键后进入所述第二等离子体反应器；(3)向所述第二等离子体反应器内通入第二活性气体，所述第二等离子体对所述活性炭进行等离子处理，使所述活性炭的表面生成C‑Cl键，由此制备完成。本发明的能耗较低，周期较短，灵活性较高。

技术领域

本发明属于燃煤烟气汞排放控制相关技术领域，更具体地，涉及一种适用于燃煤烟气的脱汞吸附剂及其制备方法。

背景技术

大气环境中的汞经过沉降的作用进入到水和土壤中，在细菌的作用下，汞转化为对环境有害的甲基汞。甲基汞是一种神经毒物，具有极强的生物累积性，对人类健康具有很大的威胁。在大气汞的排放来源中，人为排放汞是主要汞排放源。其中，燃煤电厂中汞的排放被认为是最大的单一人为汞污染排放源。

我国是一个富煤、少气和贫油的国家，这种能源结构决定了在未来几十年煤炭仍将成为我国的一次能源。因此，控制燃煤烟气中汞的排放是当前控制大气汞污染排放的主要措施之一。目前，喷射活性炭吸附剂来吸附汞是控制燃煤烟气汞排放的主要技术之一，美国燃煤电厂已经普遍使用该法进行汞排放的控制。本领域相关技术人员已经做了一些研究，如CN104401990A公开了一种烟气脱汞专用活性炭的制备方法，该方法是将自制的炭料放在HNO₃溶液中并在室温下进行浸渍，接着用去离子水反复冲洗、烘干后放入卤盐溶液中浸渍，最后将浸渍后的活性炭干燥、破碎得到脱汞活性炭成品，该发明虽然提高了吸附剂的汞化学吸附能力，但是过程工序比较繁琐且耗时较长，烘干过程耗能大导致生产成本高。又如专利CN107224960A公开了一种载硫椰壳活性炭烟气脱汞吸附剂制备方法，该方法包括以下步骤：(1)利用微波加热废弃的椰壳制得椰壳活性炭；(2)将活性炭与硫磺进行微波活化改性以制得载硫椰壳活性炭，上述方法虽然实现了废物的再利用，但是制造椰壳活性炭的过程中需要浸渍烘干，耗时较长，且硫磺与活性炭以2：1的比例混合使得载硫的过程中需要消耗大量的硫磺，制造成本较高；其次，硫磺会造成设备的腐蚀，较高的硫磺比例不容易控制活性炭孔隙的均匀程度。再如专利CN107051391A公布了一种制备载溴富硫活性炭脱汞吸附剂的方法，该制备方法包括：(1)利用KOH化学活化法活化高硫石油焦若干小时以制备高硫石油焦活性炭；(2)将活性炭浸渍到质量分数为1％的NH₄Br水溶液浸渍搅拌、过滤烘干，该制备方法能够制备医用高效的脱汞吸附剂，但其一方面涉及活化和浸渍搅拌，耗能耗时，另一方面需要消耗大量的化学试剂及产生废液；除此以外，利用H₂活化存在潜在的操作危险，在制备该催化剂过程中，总生产工序的周期较长，时间成本较高。

综上所述，现有的活性炭脱汞方法仍然存在以下问题：(1)制备工艺繁琐，耗时较长，经济性差；(2)脱汞吸附剂的性能不稳定，制备过程衍生其他污染废问题；(3)脱汞吸附剂不能同时兼具吸附效率高、性能稳定及节能的特点，生产过程难以在实际工程中应用。相应地，本领域存在着发展一种能耗较低的适用于燃煤烟气的脱汞吸附剂及其制备方法的技术需求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种适用于燃煤烟气的脱汞吸附剂及其制备方法，其基于现有脱汞吸附剂的工作特点，研究及设计了一种适用于燃煤烟气的脱汞吸附剂及其制备方法。所述制备方法能够制备用于脱汞的等离子双重改性活性炭，其利用等离子体加速活性单质硫在活性炭表面的发生，促使碳与硫发生反应生成C-S键；同时，利用等离子产生大量高活性氯原子，促使碳与氯反应生成C-Cl键，活性炭外层C-Cl键易于氧化汞原子并运输到活性炭内层C-S键表面；内层C-S键与氧化态汞反应生成HgS，避免了HgCl₂常温下挥发和易溶于水的应用缺陷，具备吸附性能高、吸附产物稳定的双重优势，且能耗较低，周期短。