本發(fā)明涉及揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣治理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑。

背景技術(shù)：

工業(yè)排放的氣態(tài)污染物是大氣環(huán)境污染物的主要來源，其中揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣(VOCs)是對環(huán)境都具有嚴(yán)重危害作用的氣態(tài)污染物，同時也是影響工作場所中操作人員的健康的職業(yè)病危害因素的來源，它廣泛來源于油漆、涂料、涂裝、潤滑油、橡膠等化學(xué)工業(yè)。由于其對人體和自然環(huán)境的巨大破壞作用，國家出臺了相關(guān)法律法規(guī)對其治理和排放進(jìn)行嚴(yán)格控制。有機(jī)廢氣治理技術(shù)目前常用的處理方法有燃燒法、化學(xué)氧化法、化學(xué)吸收法、吸附法、生物法等。其中吸附法是一種常用的有機(jī)廢氣凈化有效方法，是利用各種固體吸附劑（如活性炭、活性炭纖維、分子篩等）對排放廢氣中的污染物進(jìn)行吸附凈化的方法。吸附法設(shè)備簡單、適用范圍廣、凈化效率高，是一種傳統(tǒng)的廢氣治理技術(shù)，也是目前應(yīng)用最廣的治理技術(shù)。吸附凈化性能的優(yōu)劣主要決定于吸附劑的性能，國內(nèi)目前吸附劑通常為顆?；钚蕴亢突钚蕴坷w維,由于吸附劑吸附有機(jī)廢氣后成為固體廢棄物，如采用洗脫法或加熱法再行活化會產(chǎn)生新的污染物，通常處置的方法按照固體廢棄物的相關(guān)國家規(guī)范進(jìn)行處置，因此吸附劑的使用成本較高。而循環(huán)流化床鍋爐飛灰是鍋爐生產(chǎn)過程中最常見的廢棄物，逸散在空氣中的粉塵對環(huán)境造成污染，如何變廢為寶并高值利用比如制備揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑一直是本技術(shù)領(lǐng)域工程技術(shù)人員想予以解決的問題。中國發(fā)明專利（專利號為201410075863.5，專利名稱為一種有機(jī)廢氣吸附凈化劑及其制備方法）公開了一種有機(jī)廢氣吸附凈化劑及其制備方法，特征是：包括按照質(zhì)量份數(shù)計的如下原料：沸石85-95份，氧化銅5-10份，氧基氯化鐵5-10份。本發(fā)明還提供了一種有機(jī)廢氣吸附凈化劑的制備方法。本發(fā)明提供的有機(jī)廢氣吸附凈化劑，載體沸石熱穩(wěn)定性好、吸附能力強(qiáng)，氧化銅和氧基氯化鐵分解催化活性高、壽命長，本發(fā)明提供的有機(jī)廢氣吸附凈化劑的制備方法，工藝簡單、成本低。中國發(fā)明專利（專利號為201310387366.4，專利名稱為一種低濃度有機(jī)廢氣的改性活性炭吸附劑及其制備方法）公開了一種低濃度有機(jī)廢氣的改性活性炭吸附劑及其制備方法，其特征是：由下列重量份的原料制成：活性炭100-120、氧化鈰2-3、過硫酸銨1-2、硅藻土70-80、木質(zhì)素3-4、改性凹凸棒土8-10、水適量。本發(fā)明使用了氧化鈰、過硫酸銨等氧化劑，能快速氧化分解有機(jī)物；還使用了硅藻土，能有效吸附粉塵顆粒；本發(fā)明通過噴霧干燥，得到的顆粒細(xì)小，蓬松，空隙大，吸附效果好，適合低濃度有機(jī)廢氣的凈化，且工藝簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。中國發(fā)明專利（專利號為201310278422.0，專利名稱為一種循環(huán)流化床鍋爐飛灰的處理方法）公開了一種循環(huán)流化床鍋爐飛灰的處理方法，其特征是：該處理方法是將循環(huán)流化床鍋爐飛灰在摩擦電選前先采用調(diào)整劑進(jìn)行表面改性調(diào)整，以提高給入到摩擦帶電分選機(jī)中進(jìn)行分選的效果，將循環(huán)流化床鍋爐飛灰中未燃盡的炭與飛灰分離，得到含炭量低的飛灰和含炭量高的富炭產(chǎn)品；所述的循環(huán)流化床鍋爐飛灰摩擦電選前的表面改性調(diào)整方法是：在循環(huán)流化床鍋爐飛灰的各種方式輸送過程中或在倉等容器設(shè)備中，將調(diào)整劑以液態(tài)或汽態(tài)與飛灰進(jìn)行充分在線接觸混合，使飛灰發(fā)生表面改性調(diào)整。分選后的高含炭量富炭產(chǎn)品可以直接返回流化床鍋爐燃燒同時減小循環(huán)倍率或用于制備活性炭等炭產(chǎn)品或用作普通燃料，將分選后的低含炭量飛灰用作水泥、混凝土、磚、陶粒、填料等原料。

現(xiàn)有技術(shù)例一采用沸石與活化劑（催化劑）氧化銅、氧基氯化鐵送入馬弗爐中煅燒的工藝方法制備有機(jī)廢氣吸附劑，是利用沸石比表面積大吸附能力強(qiáng)的特點(diǎn)，再利用氧化銅、氧基氯化鐵活化以增強(qiáng)吸附能力，通常馬弗爐用于實驗分析，方法描述也為實驗過程，也就是說該技術(shù)離產(chǎn)業(yè)化還有一段距離；現(xiàn)有技術(shù)例二以活性炭為原料，對其進(jìn)行改性活化處理，最后步驟為送入煅燒爐中煅燒和研磨，類似進(jìn)行兩次活性炭活化過程：先對原料活化制成活性炭，再對活性炭活化制成吸附劑，相對通用的活性炭，工藝較為復(fù)雜，而且兩次加熱，耗能較高，成本也同時高了許多；現(xiàn)有技術(shù)例三循環(huán)流化床鍋爐飛灰的處理方法提及通過調(diào)整劑為水或水與表面活性劑的混合物對循環(huán)流化床鍋爐飛灰進(jìn)行表面改性，成為水泥、混凝土、磚、陶粒、填料等原料，如此使用就犧牲了其較大的比表面積和良好的吸附活性的技術(shù)特征而高值利用為揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑的價值。如果能夠使循環(huán)流化床鍋爐飛灰廢物高值利用，將有利于我們實現(xiàn)資源節(jié)約、保護(hù)環(huán)境的目的。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑，該揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑將有利于我們實現(xiàn)降低成本、資源節(jié)約、保護(hù)環(huán)境的目的。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑，其特征是：包括循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰、硫磺、二氯化二硫，工藝過程介質(zhì)為循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣。

所述一種揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑包括以下組分：循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰100份、硫磺5～10份、二氯化二硫1～1.5份。所述組分按重量份數(shù)計。

所述循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰為循環(huán)流化床燃煤鍋爐煙氣挾帶的煙塵經(jīng)干式除塵裝置捕集后輸送到的儲灰罐中的顆粒物。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰經(jīng)干式除塵器捕集后進(jìn)入儲灰罐并隔絕空氣，粒徑38μm～58μm，比表面積達(dá)90～170m²/g，主要成分為Al₂O₃、SiO₂和未燃盡C，具有良好的活性的主要成分SiO₂含量約為45～55%、Al₂O₃含量約為35～38%、未燃盡C含量約為3～5%，作為煤中雜質(zhì)成分Si經(jīng)循環(huán)流化床燃煤鍋爐爐膛高溫后，在氧量較低的狀況下形成SiO₂氣溶膠，被氧量較低的煙氣挾帶、撞擊破碎、聚集冷卻、除塵器捕集、進(jìn)入隔絕空氣的儲灰罐，同理Al₂O₃和未燃盡C與SiO₂一樣具有較大的比表面積和良好的活性，其吸附揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣(VOCs)能力雖然較活性炭差一些，但可通過表面活化、增加用量、設(shè)計適合的處理裝置予以解決。

所述二氯化二硫CAS號:10025-67-9，使用溫度為-20～-15℃，作為制備硫磺膠的急速冷卻劑、防轉(zhuǎn)化劑和循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰活性劑。

所述循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣是循環(huán)流化床燃煤鍋爐爐膛中的高溫?zé)煔饨?jīng)換熱系統(tǒng)熱交換后、干式除塵器處理完畢進(jìn)入余熱鍋爐吸收余熱后的排放尾氣。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，硫磺加熱至其沸點(diǎn)溫度以上形成過熱硫磺蒸汽后迅速冷卻至90℃溫度以下可以制得硫磺膠，給循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰造粒提供粘接劑，同時硫磺膠與循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰表面活性基團(tuán)接枝發(fā)育，使吸附劑顆粒具有較大的孔隙率和比表面積，有利于揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣(VOCs) 吸附，同時作為亂堆填料使用能夠有效降低風(fēng)阻和節(jié)約能耗。

發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣氧量一般為5%-9%，溫度為30～35℃，是制備硫磺膠理想的冷卻、混合、保護(hù)、造粒、輸送、分離工藝過程介質(zhì)，因為硫磺易燃易爆，在低氧的環(huán)境下發(fā)生燃爆的概率極低。與二氯化二硫共同作為冷卻介質(zhì)，使過熱硫磺蒸汽后迅速冷卻至90℃溫度以下形成硫磺膠、二氯化二硫霧滴包裹循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰對其進(jìn)行表面接枝活化。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少含有以下優(yōu)點(diǎn)：第一，制備揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑的主要材料采用循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰是鍋爐生產(chǎn)過程中最常見的污染物和廢棄物，在工作場所中逸散對操作人員的危害較大，容易造成塵肺等職業(yè)病，是我國重點(diǎn)防治的職業(yè)病危害因素。逸散在空氣中的粉塵同時對環(huán)境空氣和土壤造成污染，目前主要采用填埋等方法進(jìn)行處理，既污染土壤，又浪費(fèi)資源和人力。而本發(fā)明則將其變廢為寶，用于制備揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑，不僅可以減少環(huán)境污染，大大降低了使用成本；第二，由于循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰細(xì)度達(dá)到38μm～58μm，比表面積達(dá)90～170m²/g，較現(xiàn)有技術(shù)各種活性炭吸附劑比表面積達(dá)500～3000m²/g性能指標(biāo)有差距，要達(dá)到同等的VOCs凈化率、排放濃度指標(biāo)，本發(fā)明使用量較高，但吸附容量更大、更換的周期更長，而且成本卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于活性炭吸附劑，成本僅為1/10～1/20左右，可以提供一種廉價的VOCs吸附劑；第三，循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣作為一種工藝過程介質(zhì)完成制備揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑所需的冷卻、保護(hù)、混合、分離、活化、造粒、輸送的工藝操作過程，是最理想的工藝過程介質(zhì)，實質(zhì)上變廢為寶、高值利用了鍋爐尾氣；第四，由于生產(chǎn)工藝過程中所需的主要材料和工藝過程介質(zhì)為循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰和鍋爐尾氣，實質(zhì)就是減少污染物的排放和變廢為寶、高值利用了鍋爐排放污染物煙塵等，一方面為環(huán)保處理設(shè)施減輕負(fù)擔(dān)，另一方面也達(dá)到節(jié)能減排、資源循環(huán)利用的目的；第五，循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣氧量極低，在低氧的環(huán)境下發(fā)生硫磺燃爆的概率極低，利于安全生產(chǎn)，同時作為硫磺膠的工藝?yán)鋮s介質(zhì)是極為理想的，發(fā)揮了硫磺膠作為粘接劑和活性劑的功能；第六，硫磺膠、二氯化二硫形成霧滴包裹循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰對其進(jìn)行表面活化，在其表面形成吸附能力較強(qiáng)的VOCs活性接枝，從而提高吸附劑的凈化VOCs能力，二氯化二硫易水解，極少沒有參與反應(yīng)的二氯化二硫進(jìn)入鍋爐配套環(huán)保處理設(shè)施堿洗脫硫噴淋塔處理后達(dá)標(biāo)排放，能夠利用現(xiàn)有環(huán)保處理設(shè)施，不必另行投資建設(shè)。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。

由于各生產(chǎn)廠家的循環(huán)流化床燃煤鍋爐設(shè)計不盡相同，選擇福建日盛化工有限公司循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰作為制備揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑的主要材料，Al₂O₃含量為35～38%，SiO₂含量為45～50%，C含量為3～5%，循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣排放溫度為30～35℃，氧量為6%，硫磺和二氯化二硫則為市場購買。

實施例1

本實施例提供了一種揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑，各組分按重量分計：循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰100份、硫磺5份、二氯化二硫1份，硫磺加熱至其沸點(diǎn)溫度以上形成過熱硫磺蒸汽進(jìn)入造粒塔與冷卻介質(zhì)二氯化二硫、循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣混合迅速冷卻至90℃以下，形成二氯化二硫、硫磺膠霧狀液滴，粘接循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰顆粒形成不斷長大的顆粒，同時包裹循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰對其進(jìn)行表面活化，上述顆粒長大到一定直徑后，其重力大于循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣的懸浮力落入收料裝置密封保存。

實施例2

本實施例提供了一種揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑，各組分按重量分計：循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰100份、硫磺10份、二氯化二硫1份，硫磺加熱至其沸點(diǎn)溫度以上形成過熱硫磺蒸汽進(jìn)入造粒塔與冷卻介質(zhì)二氯化二硫、循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣混合迅速冷卻至90℃以下，形成二氯化二硫、硫磺膠霧狀液滴，粘接循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰顆粒形成不斷長大的顆粒，同時包裹循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰對其進(jìn)行表面活化，上述顆粒長大到一定直徑后，其重力大于循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣的懸浮力落入收料裝置密封保存。

實施例3

本實施例提供了一種揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑，各組分按重量分計：循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰100份、硫磺5份、二氯化二硫1.5份，硫磺加熱至其沸點(diǎn)溫度以上形成過熱硫磺蒸汽進(jìn)入造粒塔與冷卻介質(zhì)二氯化二硫、循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣混合迅速冷卻至90℃以下，形成二氯化二硫、硫磺膠霧狀液滴，粘接循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰顆粒形成不斷長大的顆粒，同時包裹循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰對其進(jìn)行表面活化，上述顆粒長大到一定直徑后，其重力大于循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣的懸浮力落入收料裝置密封保存。

實施例4

本實施例提供了一種揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑，各組分按重量分計：循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰100份、硫磺10份、二氯化二硫1.5份，硫磺加熱至其沸點(diǎn)溫度以上形成過熱硫磺蒸汽進(jìn)入造粒塔與冷卻介質(zhì)二氯化二硫、循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣混合迅速冷卻至90℃以下，形成二氯化二硫、硫磺膠霧狀液滴，粘接循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰顆粒形成不斷長大的顆粒，同時包裹循環(huán)流化床燃煤鍋爐飛灰對其進(jìn)行表面活化，上述顆粒長大到一定直徑后，其重力大于循環(huán)流化床余熱鍋爐排放尾氣的懸浮力落入收料裝置密封保存。

對比例1

本對比例提供的一種低濃度有機(jī)廢氣的改性活性炭吸附劑及其制備方法，其特征是：由下列重量份的原料制成：活性炭100-120、氧化鈰2-3、過硫酸銨1-2、硅藻土70-80、木質(zhì)素3-4、改性凹凸棒土8-10、水適量，將硅藻土送入煅燒爐中在840-880℃下煅燒3-4小時，取出，與活性炭氧化鈰、木質(zhì)素一起加入適量水中，加熱至80-90℃中，研磨40-60分鐘，然后加入過硫酸銨攪拌1-2小時，繼續(xù)研磨，得到200-300目漿料，噴霧干燥，與改性凹凸棒土混合均勻，送入熱處理爐中，在350-380℃下處理3-4小時，取出。

按《固定源廢氣監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 397-2007）、《固定污染源廢氣 揮發(fā)性有機(jī)物的測定 固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質(zhì)譜法》（HJ 734-2014）方法分別檢測福建晉工機(jī)械有限公司裝載機(jī)涂裝車間排氣筒污染物VOCs,實施例1-4和對比例1的VOCs吸附劑的用量按重量份比為3:1，所得結(jié)果示于表1。

表1：實施例1-4和對比例1的VOCs吸附劑的性能測試結(jié)果。

由表1可知，與對比例1（現(xiàn)有技術(shù)中的VOCs吸附劑）相比，本發(fā)明的一種揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣活性吸附劑對VOCs凈化率都在90%以上，與對比例1相當(dāng)，吸附容量大、更換的周期長，據(jù)測算，成本僅為對比例1的1/10～1/20左右，耗能僅為對比例1的1/10左右。

根據(jù)上述說明書的揭示和教導(dǎo)，本發(fā)明所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員還可以對上述實施方式進(jìn)行變更和修改。因此，本發(fā)明并不局限于上面揭示和描述的具體實施方式，對本發(fā)明的一些修改和變更也應(yīng)當(dāng)落入本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。此外，盡管本說明書中使用了一些特定的術(shù)語，但這些術(shù)語只是為了方便說明，并不對本發(fā)明構(gòu)成任何限制。