本發(fā)明涉及煙氣脫汞技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑及制備方法。
背景技術(shù):
汞及其化合物作為燃煤電站繼粉塵、sox、nox之后的第四大污染物受到越來(lái)越多的關(guān)注?;钚蕴繜煔鈬娚浔徽J(rèn)為是目前最具前景的實(shí)用煙氣脫汞技術(shù),已在城市固廢焚燒裝置上得到應(yīng)用。然而,煤制活性炭噴射脫汞技術(shù)存在運(yùn)行成本高、再生性差等問題。因此開發(fā)高效廉價(jià)的替代吸附劑具有實(shí)際意義。
高硫石油焦是石化工業(yè)的副產(chǎn)物,具有含碳高、含硫高、揮發(fā)分低、灰分低、熱值高等特點(diǎn)。將其作為活性炭原料具有來(lái)源簡(jiǎn)單,價(jià)格低廉,再生性高等優(yōu)點(diǎn)。石油焦中硫可分為無(wú)機(jī)硫和有機(jī)硫兩大類,無(wú)機(jī)硫含量較少,絕大部分為有機(jī)硫,有機(jī)硫中的硫與碳原子結(jié)合力強(qiáng),不能直接用來(lái)吸附捕獲汞。因而需要將其活化和改性處理,以得到比表面積和孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)的石油焦活性炭,并且能有效地把單質(zhì)態(tài)硫富集在活性炭表面,促進(jìn)其汞化學(xué)吸附的作用。
現(xiàn)有技術(shù)中,由于石油焦結(jié)晶度高,結(jié)構(gòu)較為致密,活化比較困難,通常在惰性氣氛下采用高堿焦比(koh/石油焦質(zhì)量比大于3∶1)進(jìn)行活化成孔。然而過高的堿焦比帶來(lái)一系列問題,包括高堿耗、高污染、高成木,以及設(shè)備腐蝕、安全隱患等,從而制約了其開發(fā)與應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的就是提供一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑及制備方法,以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑,其特征在于,以koh化學(xué)活化法制備的高硫石油焦活性炭為基體,對(duì)其進(jìn)行nh4br溶液浸漬改性成為載溴富硫活性炭。
所述的一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑的制備方法,其特征在于,由以下方法制備:
(1)將高硫石油焦經(jīng)破碎、篩分過200-300目篩,與水,乙醇及koh按一定的質(zhì)量比混合均勻;
(2)將混合好的物料放入烘箱中于110℃烘1h,隨后放入水平管式反應(yīng)爐內(nèi)在n2與h2混合氣氛保護(hù)下的升至一定的溫度,并在該溫度下活化一定的時(shí)間;
(3)活化結(jié)束后,在n2保護(hù)下冷卻至室溫,取出先用1mol/l的鹽酸洗,后水洗,直至濾液呈中性,將過濾得到的固體產(chǎn)品干燥,得高硫石油焦活性炭。
(4)將步驟(3)制得的高硫石油焦活性炭放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的nh4br水溶液中進(jìn)行浸漬改性,過濾,烘干出料。
所述步驟(1)中水∶乙醇∶koh∶石油焦質(zhì)量比為10∶1∶20∶10。
所述步驟(2)中混合氣氛在總氣速為140ml/min,升溫速率為8℃/min條件下升溫至750-780℃,活化時(shí)間為60min;其中混合氣氛中的h2含量為30%。
所述步驟(4)中浸漬改性的方法為:往高硫石油焦活性炭中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的nh4br水溶液至淹沒得混合液,然后將混合液置于磁力攪拌器上攪拌12h,過濾后在烘箱45℃下熱烘6h。
本發(fā)明有以下有益效果:本發(fā)明以石油焦為原料,koh為活化劑,n2和h2混合氣氛中活化處理,一方面活化劑中的氫氧根與石油焦反應(yīng),生成大量碳酸鹽和堿性氧化物,生成大量初孔;另一方面高溫電離出來(lái)的金屬離子被碳還原,生成游離態(tài)金屬單質(zhì),不僅消耗部分碳形成孔道,同時(shí),被還原出的單質(zhì)金屬原子在高溫下能夠插入碳網(wǎng)平面層之間,撐開形成孔隙。引入活性氣體h2,h2與石油焦表面雜原子基團(tuán)作用所形成的-ch2-及芳環(huán)=ch2-基團(tuán)可作為活性位參與活化反應(yīng),促進(jìn)了活化反應(yīng)的進(jìn)行,同時(shí)產(chǎn)生的鉀單質(zhì)的量增加,進(jìn)一步促進(jìn)了鉀單質(zhì)的插層活化作用,從而降低了活化反應(yīng)的堿焦比,和現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明的堿焦比為2∶1,有效解決了高堿耗、高污染、高成木以及設(shè)備腐蝕等安全隱患,然后再對(duì)其進(jìn)行nh4br化學(xué)改性,在其表面形成有利于汞吸附的官能團(tuán),制得的脫汞吸附劑比表面積大、孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)、能有效地把單質(zhì)態(tài)硫富集在活性炭表面,促進(jìn)其汞化學(xué)吸附的作用。
具體實(shí)施方式
一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑,其特征在于,以koh化學(xué)活化法制備的高硫石油焦活性炭為基體,對(duì)其進(jìn)行nh4br溶液浸漬改性成為載溴富硫活性炭。
所述的一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑的制備方法,其特征在于,由以下方法制備:
(1)將高硫石油焦經(jīng)破碎、篩分過200-300目篩,與水,乙醇及koh按一定的質(zhì)量比混合均勻;
(2)將混合好的物料放入烘箱中于110℃烘1h,隨后放入水平管式反應(yīng)爐內(nèi)在n2與h2混合氣氛保護(hù)下的升至一定的溫度,并在該溫度下活化一定的時(shí)間;
(3)活化結(jié)束后,在n2保護(hù)下冷卻至室溫,取出先用1mol/l的鹽酸洗,后水洗,直至濾液呈中性,將過濾得到的固體產(chǎn)品干燥,得高硫石油焦活性炭。
(4)將步驟(3)制得的高硫石油焦活性炭放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的nh4br水溶液中進(jìn)行浸漬改性,過濾,烘干出料。
所述步驟(1)中水∶乙醇∶koh∶石油焦質(zhì)量比為10∶1∶20∶10。
所述步驟(2)中混合氣氛在總氣速為140ml/min,升溫速率為8℃/min條件下升溫至750-780℃,活化時(shí)間為60min;其中混合氣氛中的h2含量為30%。
所述步驟(4)中浸漬改性的方法為:往高硫石油焦活性炭中加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%的nh4br水溶液至淹沒得混合液,然后將混合液置于磁力攪拌器上攪拌12h,過濾后在烘箱45℃下熱烘6h。