[发明专利]一种改性粉煤灰-炭复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明提出了一种改性粉煤灰‑炭复合材料的制备方法及应用，属于固体废物资源化技术领域。具体的，通过将活化的粉煤灰与少量生物质、硫酸盐和碱混合后高温煅烧制得。本发明制备的改性粉煤灰‑炭复合材料，具有原料来源广、价格低廉等优点，实现了固体废弃物的高附加值价值。且本发明制备的复合材料对燃煤烟气中的有机污染物表现出材料用量少、吸附效果显著的优点。

技术领域

本发明属于固体废物资源化技术领域，特别涉及一种改性粉煤灰-炭复合材料的制备方法及应用。

背景技术

我国能源结构主要以煤炭为主，煤炭燃烧过程中排放大量污染物，据相关报道，燃煤电厂产生的VOCs排放量约占总人为源的37％，是大气中挥发性有机物重要来源之一，对生态环境和人体健康构成了重大威胁。近些年，随着国家对生态环境保护的高度重视，开发燃煤过程有机污染物控制技术，将为燃煤电厂实现污染物全面控制提供技术支撑，具有广泛的应用前景和显著的社会、环境效益。

粉煤灰是火力发电厂等燃煤锅炉排放的固体废物，具有良好的吸附性能和混凝过滤作用。近几年，国内外对粉煤灰的研究重点是通过制备吸附剂和催化剂处理废水污染。在废气处理方面，主要集中在NO、SO₂和CO₂等污染物的研究，而对有机污染物的研究报道较少。利用粉煤灰进行有机污染物的处理，能达到“以废制废”、节约成本的目的。但粉煤灰本身存在比表面积较小，吸附容量不高等不足。因此，通过改性方式提高粉煤灰吸附特性是一种有效的方法。

生物炭是由生物质在惰性气体气氛下通过缓慢热解方式制备而成，其具有比表面积大、孔隙结构发达和吸附容量高等优点，目前已被广泛应用于土壤培肥、CO₂储存、催化合成气转化生物柴油和污染物治理等领域。

中国专利104148016A提出了一种粉煤灰耦合生物炭制备陶粒吸附材料的方法，适用有机废水以及含重金属离子(如Cu²⁺，Pb²⁺等)废水。中国专利106824083A公开了一种凹凸棒土/生物质炭复合吸附剂制备方法及其在废水处理中的应用，取得了很好的吸附效果，不但提高了吸附性能，而且产生了新的吸附特征。这些吸附剂适用范围有限，开发设计一种去除燃煤烟气中有机污染物的吸附材料显得尤为重要。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种改性粉煤灰-炭复合材料的制备方法。本发明采用来源广泛、价格低廉的粉煤灰和生物质为原料，经过活化、高温焙烧等方式，得到改性粉煤灰-炭，制备出的复合材料具有用量少、吸附效果显著等特点，为燃煤烟气中有机污染物的去除提供一种新途径。

技术方案：本发明的一种改性粉煤灰-炭复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤一.粉煤灰的预处理：将粉煤灰洗涤、过滤，放置于90～120℃烘箱中烘干，过80～120目筛，取筛下粉煤灰，密封备用；

步骤二.改性粉煤灰-炭的制备：将步骤一筛选得到的粉煤灰与碳酸钠混合均匀，放置于管式炉中，经800～900℃焙烧1～3h，冷却后分别加入生物质、硫酸盐和碱；然后以固液比(w/v)为1:10～12(g/mL)的比例加入去离子水，放置于40～90℃水浴锅中搅拌6～12h，置于烘箱中烘干，放入管式炉中600～800℃焙烧1～5h，水洗至中性，烘干后得到改性粉煤灰-炭复合材料。

其中：所述粉煤灰为燃煤电厂排放出的粉煤灰。

步骤二所述的生物质为为稻壳、竹屑、玉米芯或轮胎粉中的任意一种。

步骤二中粉煤灰与生物质的质量比为1:(1～10)。

步骤二中粉煤灰与碱的质量比、生物质与碱的质量比均为1:(1～3)。

步骤二中硫酸盐与碱的质量比为(0.5～1):1。

步骤二所述的碱为氢氧化钾或氢氧化钠。