[发明专利]磁性活性炭的制备方法及其在烟气脱汞中的应用

说明书

本发明公开了一种磁性活性炭的制备方法及其在烟气脱汞中的应用，涉及复合材料制备技术领域，包括如下步骤：（1）按比例称取活性炭、铁的可溶性盐、镍的可溶性盐和锌的可溶性盐溶于无水乙醇或去离子水中，搅拌均匀得到混合溶液，（2）将步骤（1）得到的混合溶液在氮气氛围下300‑500℃焙烧1‑4 h后停止加热，在氮气氛围中冷却至室温后，得到磁性活性炭。本发明的磁性活性炭材料中的磁性介质为Ni_0.5Zn_0.5Fe₂O₄纳米材料，其磁性更强，分散性好，吸附性能更持久稳定，Ni、Zn、Fe元素的存在既增强了磁性活性炭脱汞性能又更易于磁性分离回收再利用。

技术领域

本发明涉及复合材料制备技术领域，具体涉及一种磁性活性炭材料的制备方法及其在烟气脱汞中的应用。

背景技术

汞是有毒重金属元素，是一种神经性毒素，对人类健康威胁很大。我国作为世界上最大的煤炭消费国，因煤炭燃烧所导致的汞污染问题日益严重。活性炭喷射进行燃煤烟气脱汞是近些年来最有效且方便的脱汞技术。但活性炭喷射脱汞治理技术遭遇技术瓶颈是吸附汞后的活性炭等不能循环利用，成本较高，对除尘等环保设施运行有一定影响，且残炭指标会影响粉煤灰综合利用。

活性炭具有微孔较多，比表面积大等特点，所以具有优良的吸附性能，是一种良好的吸附剂，广泛应用于气、液相吸附、催化剂和电极材料等领域。然而传统的活性炭在实际应用中难以分离回收再利用，虽然活性炭可以有效的去除烟气中的汞，但其通常会与烟气中的飞灰混合在一起被静电除尘器除掉，回收比较困难。随着磁分离技术的迅速发展，可通过添加磁性介质制备磁性活性炭材料，实现活性炭的快速分离回收。

CN 110102262 A公开了一种磁性活性炭复合材料的制备方法，该材料的制备工艺主要包括硝酸溶液中预处理，然后与镍源、铁源、活性炭、水和氨水混合，进行共沉淀反应，得到磁性活性炭，然后进行酯化反应形成复合材料，具体如下：将镍源、铁源、活性炭、水和氨水混合，进行共沉淀反应14 h，洗涤数次，烘干得到磁性活性炭；向所述磁性活性炭中加入巯基乙酸、乙酸酐和浓硫酸，进行酯化反应8 h，洗涤数次，烘干得到磁性活性炭复合材料。该发明的优点是具有较强的抗干扰能力和较强的选择性吸附、具有良好的回收和再生能力。缺点是制备工艺复杂、步骤繁琐、制备过程较长，需要加入氧化剂和稳定剂，产生大量废液，造成污染，难以实现产业化。杨成龙等人采用共沉淀法制备了既具备良好的磁性回收性能，又能保持良好的脱汞性能的磁性活性炭。具体如下：将活性炭加入含Fe³⁺和Fe²⁺固定比例的溶液中均匀混合，然后在一定温度下加入碱液调节到一定的PH值，然后放入反应釜中一定温度保持一段时间，然后经过过滤、清洗、干燥等过程得到磁性活性炭。缺点是反应时间较长，步骤繁琐复杂、不易控制。

发明内容

本发明第一目的是提供一种简单易操作，且可大量合成磁性活性炭材料的方法。

本发明磁性活性炭的制备方法包括如下步骤：

（1）将活性炭、铁的可溶性盐、镍的可溶性盐和锌的可溶性盐溶于无水乙醇或去离子水中，得到混合溶液，

（2）将混合溶液在氮气氛围下300-500℃焙烧1-4h后停止加热，在氮气氛围中冷却至室温后，得到磁性活性炭。

进一步地，步骤（1）中，镍、锌和铁的物质的量比为1︰1︰4，铁与活性炭的质量比为1:5~1:8。优选的，铁与活性炭的质量比为1:7，合成的磁性活性炭吸附性能最好。

优选地，所述铁的可溶性盐为九水硝酸铁（Fe(NO₃)₃·9H₂O），镍的可溶性盐为六水硝酸镍（Ni(NO₃)₂·6H₂O），锌的可溶性盐为六水硝酸锌（Zn(NO₃)₂·6H₂O）。