[发明专利]一种改性炭基吸附剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种改性炭基吸附剂及其制备方法和应用。所述方法以活性炭为载体，负载氯化亚铜、氯化铜、氯化铁、氯化钙、溴化铜、溴化亚铁、溴化钙、碘化亚铜、碘化亚铁、碘化钙等为活化物，采用常温机械球磨活化成功制备了改性炭基材料，作为吸附剂用于烟气中汞的固定脱除。该方法工序简易、操作简单、耗时较短；常温下即可操作不需要高温焙烧，能耗较小；改性过程无废水、废渣产生，水和原料的用量少，显著降低成本；改性炭基吸附剂对汞吸附容量大和吸附速率快，脱汞产物环境友好无二次污染。

技术领域

本发明属于环境污染防治净化技术领域，具体涉及一种改性炭基吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术

汞是工业烟气中典型的重金属污染物，具有剧毒性、高腐蚀性、高挥发性及易迁移扩散性的特点。汞及其化合物可以通过食物链在生物体内累积，危害人的神经系统，对人体健康和生态环境造成严重危害。汞的排放来源可分为自然来源和人为来源，中国是世界上最大的人为汞排放国，燃煤是我国最大的人为汞污染来源，燃煤排放的汞占全国人为汞排放总量的40％，其他重工业如金属冶炼、石油化工、水泥生产等也是主要的汞排放源。由于汞的排放与污染具有全球性，联合国环境规划署制定了关于汞的《水俣公约》，旨在对全球范围内的汞排放进行控制。

吸附法是一种应用广泛的从烟气中脱除汞的方法，喷射活性炭吸附剂是目前最成熟可行的汞排放控制技术。活性炭对汞的吸附作用主要为物理吸附，活性炭的巨大的比表面积、丰富的孔结构使其对汞具有良好的物理吸附能力。但因其独特的物理特性，活性炭能同时吸附多种物质，烟气中的其他成分与汞抢占吸附位点，降低了活性炭的利用率，导致活性炭的用量大幅度增加，所需碳汞质量比高达几千甚至十几万，提高了运行成本和载汞吸附剂的处理成本，导致该技术整体脱汞成本偏高。

对活性炭改性处理，提高活性炭的脱汞效率，降低活性炭的使用量，可进一步的降低脱汞成本。活性炭改性方法主要包括卤素改性和非卤素改性两类，卤素改性是将氯、溴、碘卤族元素作为化学活性位点浸渍担载在活性炭上生成卤化汞，脱汞效率与卤族活性位点担载数量有关；非卤素改性则是将硫、氧、金属氧化物等亲汞官能团担载在活性炭上，提高活性炭对汞的化学吸附能力。担载硫、氧、金属氧化物的改性过程，需由复杂的前驱体精准控制，故改性难度较大，成本较高。现有的卤素改性方法一般采用浸渍法，改性效果受浸渍条件的影响较大，改性效果较差；即使采用含高浓度卤素的浸渍液长时间浸渍，卤素的担载率仍很低；浸渍后还需经过蒸发干燥、高温焙烧活化等步骤，改性过程能耗较高；改性流程复杂、药剂量大、用水量高、耗时长，脱汞效率一般；浸渍后废水造成二次环境问题。

本发明采用了机械球磨方式进行负载，大大提升了负载效率，发现采用球磨方式仅仅针对某些卤素的铜盐、亚铜盐、铁盐、亚铁盐、钙盐有较好的效果，而铵盐、钾盐和钠盐负载后的效果均不佳。

发明内容

为了克服现有改性活性炭汞吸附剂制备过程复杂、能耗高，资源浪费严重，成本高，脱汞效率低的问题，降低活性炭的使用量，进而降低脱汞成本，本发明提供了一种改性炭基吸附剂及其制备方法和应用，该方法操作简单、工序简易、耗时较短、能耗小、成本低，无废水、废渣产生，原料用量少，改性后可大幅度的提高活性炭的脱汞容量和脱汞速率。

本发明的目的是通过以下方式实现的。

一种改性炭基吸附剂的制备方法，活性炭和活化物机械球磨后获得；活化物包括：氯化亚铜、氯化铜、氯化铁、氯化钙、溴化铜、溴化亚铁、溴化钙、碘化亚铜、碘化亚铁、碘化钙及它们的水合物中的至少一种，优选氯化亚铜、氯化铜、溴化铜、碘化亚铜中及它们的水合物中的至少一种。

所述的改性炭基吸附剂的制备方法，研磨时加入润湿剂，优选为稀盐酸，进一步优选稀盐酸的质量浓度为2-8％，润湿剂的添加量为固体质量的1-10％。

所述的改性炭基吸附剂的制备方法，活性炭包括煤质、木质、沥青质或石油焦质。

所述的改性炭基吸附剂的制备方法，活性炭与活化物的质量比为30:1-1:4，优选5:1-1:2。