[发明专利]一种富硫活性炭及其制备方法

说明书

本发明公开了一种富硫活性炭及其制备方法，所述富硫活性炭包括硫和活性炭，其中硫以硫单质的形式均匀负载在活性炭上。所述富硫活性炭的制备方法首先将石油焦进行活化，活化后与酸性气体接触进行反应，最后经洗涤、干燥后得富硫活性炭。本发明方法通过工艺路线和反应条件的综合调控实现硫的原位生成，不仅制备方法简单，而且得到的富硫活性炭中硫均匀负载在活性炭上。

技术领域

本发明属于碳材料制备技术领域，特别是涉及一种富硫活性炭及其制备方法。

背景技术

基于我国“富煤贫油少气”的化石资源格局现状，尽管煤炭在我国能源消费中所占的比例正在逐渐下降，但在今后较长的时间段内煤炭仍将占据主导地位。然而，在煤炭的燃烧利用过程中，会产生大量污染物，包括粉尘、有害烟气，如一氧化碳、二氧化碳，硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）以及有毒重金属汞等。汞可以在生物体内积累，很容易被皮肤以及呼吸道和消化道吸收，口服、吸入或接触后会破坏中枢神经系统，对口、粘膜和牙齿有不良影响，长时间暴露在高汞环境中可以导致脑损伤和死亡。世界卫生组织国际癌症研究机构已将汞和无机汞化合物列为3类致癌物。

燃煤烟气中的汞是大气中汞污染物的主要来源，2011年我国首次将汞污染物排放纳入火电厂污染物排放标准（GB13223-2011）），该标准规定自2015年1月1日起，燃煤锅炉汞及其化合物的排放浓度不得超过30 µg/Nm³。而环境与发展国际合作委员会特别政策研究组更是建议到2020年将此标准进一步严格至不超过30µg/Nm³。因此我国燃煤烟气脱汞迫在眉睫。

目前燃煤烟气脱汞技术中，活性炭喷射脱汞技术被认为是最具有前景的技术之一，但其也仍存在一些问题，如汞与烟气中其他组分存在竞争吸附、活性炭再生困难，活性炭成本较高等问题，因此开发高效廉价的吸附剂具有十分重要的显示意义。

石油焦是减压渣油经焦化装置裂解焦化生成的固体焦炭，是炼油工业的副产品，石油焦具有含碳量高、挥发分少、灰分低、热值高等优点，是制备活性炭的理想原料之一。其中高硫石油焦是指含硫量大于3wt%的石油焦，我国能源局将高硫石油焦列为非资源类，限制其利用，因此开发高硫石油焦利用技术势在必行。

专利CN105712347B 公开了利用高硫石油焦制备富硫活性炭的方法，氢氧化钾活化高硫石油焦，煅烧过程中收集硫化氢气体；燃烧高硫石油焦收集二氧化硫气体，两种气体混合反应生成单质硫，活性炭浸渍单质硫浸渍液，干燥得富硫活性炭。专利CN105921104A公开了一种工业含硫废气改性碳基吸附剂及其制备方法与应用，将碳基吸附及置于流动的工业含硫废气中进行加热处理，制备工业含硫废气改性吸附剂。目前现有技术仍存在技术路线复杂，成本较高等问题，因此需要开发更加简单高效的富硫活性炭制备方法。

发明内容

针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种富硫活性炭及其制备方法，通过工艺路线和反应条件的综合调控实现硫的原位生成，不仅制备方法简单，而且得到的富硫活性炭中硫均匀负载在活性炭上。

本发明第一方面提供一种富硫活性炭，所述富硫活性炭包括硫和活性炭，其中硫以硫单质的形式均匀负载在活性炭上，硫的均匀度D为0.1～0.35；其中硫的均匀度D通过如下公式计算：

其中A_mes是富硫活性炭的介孔比表面积（m²/g）；是硫原子的截面积（m²/g）， ，硫原子半径R_S=1.04×10^-10 m；是碳原子的截面积（m²/g）， ，碳原子半径R_C=0.77×10^-10 m；n为X射线光电子能谱（XPS）分析测得的富硫活性炭的碳硫原子比；m为富硫活性炭负载硫的量（g），由XRF分析测得；为硫的物质的量，32.06g/mol；N_A是阿伏伽德罗常数，（mol^-1）。