專利名稱：一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煙氣脫汞技術(shù)，特別是一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法。
背景技術(shù)：
我國的能源結(jié)構(gòu)是以煤炭為主的，煤炭消耗量還將持續(xù)增長。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國發(fā)電裝機(jī)容量中火電裝機(jī)容量占74%以上。全世界人為排放汞大約為1000-6000t/年。研究表明亞洲是世界上最大的人為排放汞區(qū)域，對世界汞排放率超過50%。文獻(xiàn)認(rèn)為煤燃燒是最大的人為排放汞的來源之一。我國是以煤炭為主要能源的國家，燃煤成為汞排放的一個(gè)不可忽略的環(huán)境因素。燃煤煙氣中的汞有三種形態(tài)單質(zhì)汞(Hg°)、氧化態(tài)汞(Hg2+，如HgCl2或HgO)和顆粒態(tài)汞(Hgp)。燃煤煙氣中汞主要以單質(zhì)汞和氧化態(tài)汞形式存在，單質(zhì)汞是其主要形式。在鍋爐的高溫區(qū)域，煤中的汞基本以單質(zhì)汞釋放出來，然后在后部的低溫區(qū)域，部分汞形成了氧化態(tài)汞(HgCl2或取0)。由于顆粒態(tài)汞一般富集在飛灰表面，可以通過布袋除塵或電除塵去除大部分。煙氣中占主要成分的單質(zhì)汞，由于其具有高揮發(fā)性、低溶解性，傳統(tǒng)的吸附方法能力有限。相對單質(zhì)汞來說，氧化態(tài)汞容易被吸附，同時(shí)氧化態(tài)汞具有水溶性，也能在后續(xù)的濕法脫硫系統(tǒng)中脫除大部分。而目前外國發(fā)達(dá)國家工業(yè)上應(yīng)用的除汞技術(shù)是在煙道內(nèi)噴射活性炭粉末，利用活性炭對汞進(jìn)行吸附，但活性炭噴射技術(shù)存在炭消耗量大，成本高的缺點(diǎn)。而一般的活性炭對汞主要是發(fā)生物理吸附，吸附能力有限。針對活性炭的改性，國內(nèi)外有不少的文獻(xiàn)報(bào)道，有人研究在活性炭表面負(fù)載Ce、 CiuMn等技術(shù)氧化物，提高了活性炭對單質(zhì)汞的吸附能力，同時(shí)也加強(qiáng)了單獨(dú)質(zhì)汞轉(zhuǎn)化為氧化汞的能力。也有研究表明，在活性炭表面添加無機(jī)鹽如CaCl2、MgCl2、CoCl2、MnCl2形成各種表面化學(xué)基團(tuán)，也被證明加快了活性炭表面對汞的化學(xué)吸附。負(fù)載溴可使活性炭對單質(zhì)汞的吸附量顯著增加，并加快對單質(zhì)汞的吸附速率。但這些研究大都基于活性炭展開研究的。本發(fā)明提出利用廢舊輪胎進(jìn)行改性，用于吸附煙氣中的汞。隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展，廢舊輪胎在我國的產(chǎn)量逐漸增加。廢舊輪胎目前的使用方式有翻胎、制備再生膠(膠粉)以及熱解的方法。其中的翻胎和制備再生膠(膠粉)只能經(jīng)過有限的次數(shù)。所以熱解處理廢舊輪胎近年來逐漸得到重視，廢舊輪胎熱解處理可以得到燃料油和炭黑，但炭黑的品質(zhì)差，限制了該技術(shù)的進(jìn)一步工業(yè)應(yīng)用。而熱解渣大約占廢舊輪胎的35%，屬于難利用的固體渣。廢舊輪胎熱解渣中除了炭之外，還含有無機(jī)物質(zhì)，這些無機(jī)物包括了 Zn、Fe和S 等元素。可以利用酸浸潰的方法出去部分無機(jī)物質(zhì)，增加熱解渣的比表面積，同時(shí)熱解渣中含有的部分物質(zhì)，如金屬氧化物和S等，對于單質(zhì)汞的氧化和吸附是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述技術(shù)分析，提供一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法，該方法制備的脫汞劑，使熱解渣變廢為寶，比改性活性炭價(jià)格上具有優(yōu)勢，同時(shí)能獲得很高的脫汞率，改性熱解渣對汞的吸附容量達(dá)到800ug/g。本發(fā)明的技術(shù)方案一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法，包括以下操作步驟I)將廢舊輪胎熱解渣進(jìn)行粉碎，顆粒粒度為60-200目；2)將濃度為30-60wt%的鹽酸或硫酸水溶液等體積浸入廢舊輪胎熱解渣中，室溫下持續(xù)攪拌I小時(shí)，再在110°C下干燥48h ；3)將上述經(jīng)過酸浸潰的熱解渣在氮?dú)鈿夥障碌拿芊鉅t體內(nèi)用高溫水蒸汽進(jìn)行活化，活化溫度為800-1000°C，活化時(shí)間為1-3小時(shí)，即可制得脫汞劑。本發(fā)明的技術(shù)分析在氣固多相催化反應(yīng)中，氣態(tài)物質(zhì)被吸附在材料表面，一般來說，在同等條件下， 材料的比表面積越大，其吸附能力越強(qiáng)。本發(fā)明中采用廢舊輪胎熱解渣經(jīng)過酸浸潰和高溫水蒸汽活化，目的是提高其比表面積，加大對汞的吸附能力。另外從吸附原理來看，在吸附劑表面，存在著物理吸附和化學(xué)吸附的原理，物理吸附汞和材料表面的相互作用力比較低， 在稍微升高溫度后就發(fā)生脫附現(xiàn)象，所以吸附容量相對也低點(diǎn)。但如果催吸附材料表面含有一些離子或官能團(tuán)，能與被吸附物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這樣的話，汞的吸附能力和吸附容量會(huì)得到提高。之所以選擇廢舊輪胎熱解渣為原材料，原因是廢舊輪胎熱解渣中含有的金屬氧化物如Ze、Fe等，以及S，這些元素對汞的催化氧化和吸附是有利的。本專利利用等體積的鹽酸、硫酸酸浸潰方法處理熱解渣，除了溶解部分無機(jī)物增加比表面積外，同時(shí)也把鹽酸中的Cl和硫酸中的S元素引入到吸附材料的表面。這些物質(zhì)對于提高汞的化學(xué)吸附是有利的。高溫水蒸汽活化是進(jìn)一步提高材料的比表面積。綜上所述，本發(fā)明提供了一種以改性熱解渣的方法，先是等體積方法酸浸潰，然后再在高溫水蒸汽下活化的方法。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備的改性熱解渣的脫汞劑，使熱解渣變廢為寶，比改性活性炭價(jià)格上具有優(yōu)勢，同時(shí)能獲得很高的脫汞率，改性熱解渣對汞的吸附容量達(dá)到800ug/g。
具體實(shí)施例方式下面列舉一些實(shí)施例子，但不包括全部實(shí)施例I :一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法，步驟如下I)將廢舊輪胎熱解渣進(jìn)行粉碎，顆粒粒度為60-200目；2)將濃度為60wt%的鹽酸水溶液等體積浸入廢舊輪胎熱解渣中，室溫下持續(xù)攪拌I小時(shí)，再在110°C下干燥48h ；3)將上述經(jīng)過酸浸潰的熱解渣在氮?dú)鈿夥障碌拿芊鉅t體內(nèi)用高溫水蒸汽進(jìn)行活化，活化溫度為1000°c，活化時(shí)間為3小時(shí)，即可制得脫汞劑。檢測結(jié)果表明該脫汞劑在100°C的煙氣溫度中，對煙氣汞的吸附容量達(dá)到 800ug/g。實(shí)施例2 一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法，步驟如下
I)將廢舊輪胎熱解渣進(jìn)行粉碎，顆粒粒度為60-200目；2)將濃度為30wt%的鹽酸水溶液等體積浸入廢舊輪胎熱解渣中，室溫下持續(xù)攪拌I小時(shí)，再在110°C下干燥48h ；3)將上述經(jīng)過酸浸潰的熱解渣在氮?dú)鈿夥障碌拿芊鉅t體內(nèi)用高溫水蒸汽進(jìn)行活化，活化溫度為800°C，活化時(shí)間為I小時(shí)，即可制得脫汞劑。檢測結(jié)果表明該脫汞劑在200°C的煙氣溫度中，對煙氣汞的吸附容量達(dá)到 600ug/g。實(shí)施例3 一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法，步驟如下I)將廢舊輪胎熱解渣進(jìn)行粉碎，顆粒粒度為60-200目；2)將濃度為60wt%的硫酸水溶液等體積浸入廢舊輪胎熱解渣中，室溫下持續(xù)攪拌I小時(shí)，再在110°C下干燥48h ；3)將上述經(jīng)過酸浸潰的熱解渣在氮?dú)鈿夥障碌拿芊鉅t體內(nèi)用高溫水蒸汽進(jìn)行活化，活化溫度為1000°c，活化時(shí)間為3小時(shí)，即可制得脫汞劑。檢測結(jié)果表明該脫汞劑在100°C的煙氣溫度中，對煙氣汞的吸附容量達(dá)到 760ug/g。實(shí)施例4 一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法，步驟如下I)將廢舊輪胎熱解渣進(jìn)行粉碎，顆粒粒度為60-200目；2)將濃度為30wt%的硫酸水溶液等體積浸入廢舊輪胎熱解渣中，室溫下持續(xù)攪拌I小時(shí)，再在110°C下干燥48h ；3)將上述經(jīng)過酸浸潰的熱解渣在氮?dú)鈿夥障碌拿芊鉅t體內(nèi)用高溫水蒸汽進(jìn)行活化，活化溫度為800°C，活化時(shí)間為I小時(shí)，即可制得脫汞劑。檢測結(jié)果表明該脫汞劑在200°C的煙氣溫度中，對煙氣汞的吸附容量達(dá)到 560ug/g。
權(quán)利要求
1.一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法，其特征在于包括以下操作步驟1)將廢舊輪胎熱解渣進(jìn)行粉碎，顆粒粒度為60-200目；2)將濃度為30-60wt%的鹽酸或硫酸水溶液等體積浸入廢舊輪胎熱解渣中，室溫下持續(xù)攪拌I小時(shí)，再在110°C下干燥48h ；3)將上述經(jīng)過酸浸潰的熱解渣在氮?dú)鈿夥障碌拿芊鉅t體內(nèi)用高溫水蒸汽進(jìn)行活化，活化溫度為800-1000°C，活化時(shí)間為1-3小時(shí)，即可制得脫汞劑。
全文摘要
一種利用改性廢舊輪胎熱解渣制備脫汞劑的方法，操作如下1)將廢舊輪胎熱解渣進(jìn)行粉碎，顆粒粒度為60-200目；2)將濃度為30-60wt%的鹽酸或硫酸水溶液等體積浸入廢舊輪胎熱解渣中，室溫下持續(xù)攪拌1小時(shí)，再在110℃下干燥48h；3)將上述經(jīng)過酸浸漬的熱解渣在氮?dú)鈿夥障碌拿芊鉅t體內(nèi)用高溫水蒸汽進(jìn)行活化，活化溫度為800-1000℃，活化時(shí)間為1-3小時(shí)，即可制得脫汞劑。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是制備的改性熱解渣的脫汞劑，使熱解渣變廢為寶，比改性活性炭價(jià)格上具有優(yōu)勢，同時(shí)能獲得很高的脫汞率，改性熱解渣對汞的吸附容量達(dá)到800ug/g。
文檔編號(hào)B01D53/86GK102580674SQ201210039920
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月21日
發(fā)明者沈伯雄 申請人:南開大學(xué)