專利名稱：一種基于生物質(zhì)改性的可逆脫硫吸收劑及其制備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)的綜合開(kāi)發(fā)利用及可逆脫硫吸收劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種利用生物質(zhì)改性的可逆脫硫吸收劑應(yīng)用于煙道氣脫硫的技術(shù)領(lǐng)域。
目前，煙道氣脫硫主要采用的吸收劑為以下兩種(1)CaCO3,CaO,Ca(OH)2體系。脫硫工藝分為干法，半干法和濕法，干法的脫硫效率很低，濕法雖可達(dá)90％以上，但耗水量太大，半干法介于二者之間。生成的硫酸鈣(石膏)無(wú)可觀的開(kāi)發(fā)利用前景，而大量堆積，又形成白色污染。
(2)Na2CO3,MgCO3體系。不采用載體的單一Na2CO3或MgCO3體系，在干法低溫條件下，Na2CO3或MgCO3利用率只有10-20％左右。該工藝采用Al2O3為載體時(shí)，脫硫效率高。但是以Al2O3為載體，價(jià)格比較昂貴，來(lái)源有限，并且制備過(guò)程繁瑣，能耗高，再生利用的處理過(guò)程也較為復(fù)雜。
本發(fā)明的目的是提供一種采用價(jià)廉易得可棄置的添加劑作為載體對(duì)現(xiàn)有Na2CO3,MgCO3等吸收劑體系進(jìn)行改性，獲得改性的可逆脫硫吸收劑，從而更大限度地提高SO2的脫除效率和脫除速率，簡(jiǎn)化工藝過(guò)程，降低投資成本，并形成一個(gè)無(wú)灰燼，全回收的綠色循環(huán)可逆體系，避免二次白色污染。
本發(fā)明技術(shù)方案如下本發(fā)明的可逆脫硫吸收劑是利用生物質(zhì)作為基質(zhì)材料擔(dān)載的(改性的)Na2CO3,MgCO3等可逆脫硫吸收劑，所述生物質(zhì)包括稻、麥、谷、玉米、高粱等農(nóng)作物的莖、葉、根等，以及草，樹(shù)葉，廢紙，木頭，木質(zhì)粉末等生物質(zhì)。
本發(fā)明的生物質(zhì)作為基質(zhì)材料擔(dān)載的(改性的)可逆脫硫吸收劑的制備方法依次包括以下步驟(1)將生物質(zhì)處理成適于與脫硫吸收劑混合的形狀，得到生物質(zhì)材料；(2)將生物質(zhì)材料和可逆脫硫吸收劑浸漬或浸泡在水中，得到混合物；(3)將上述混合物自然風(fēng)干、烘干或以其他方式干燥，即得到利用生物質(zhì)改性的可逆脫硫吸收劑。
本發(fā)明的改性機(jī)理在于，使用生物質(zhì)后，可以顯著改善吸收劑的表面形態(tài)，提高其比表面積；調(diào)整吸收劑的孔隙分布，加快SO2在產(chǎn)物層中的擴(kuò)散；延長(zhǎng)與SO2的接觸時(shí)間，提高反應(yīng)效率。從而，大大促進(jìn)以下反應(yīng)的發(fā)生
本發(fā)明采用的添加劑是價(jià)廉易得的生物質(zhì)，原料來(lái)源方便、經(jīng)濟(jì)；吸收劑改性制備過(guò)程與傳統(tǒng)方法相比，簡(jiǎn)單易行，能耗低(如不需要水熱處理，不需攪拌，只是浸泡/浸漬，干燥即可)；能夠合理利用生物質(zhì)及廢棄生物質(zhì)自身潛在價(jià)值，開(kāi)發(fā)一系列具有實(shí)用性的生物質(zhì)脫硫工藝過(guò)程。同時(shí)，還可以更大限度地提高脫硫速度和脫硫效率，并且脫硫后得到的Na2SO3/生物質(zhì)，MgSO3/生物質(zhì)釋放出SO2后可回收利用。
對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明每克經(jīng)生物質(zhì)麥桿改性的Na2CO3脫硫劑100％脫除SO2的時(shí)間約為33小時(shí)，而每克未經(jīng)改性的Na2CO3脫硫劑100％脫除SO2的時(shí)間僅維持了14分鐘，可見(jiàn)經(jīng)生物質(zhì)麥桿改性的脫硫劑SO2100％脫除時(shí)間得到了大大延長(zhǎng)。γ-Al2O3改性的脫硫劑SO2100％脫除時(shí)間同樣得到了大大延長(zhǎng)，但與生物質(zhì)麥桿改性后的吸收劑相比較，其100％脫除SO2的時(shí)間要短得多，僅有16小時(shí)/克。另外，Na2CO3的利用率由原來(lái)的不到10％，提高到85％。(相關(guān)數(shù)據(jù)參見(jiàn)實(shí)施例)


圖1為經(jīng)麥桿改性的Na2CO3脫硫劑的脫硫曲線圖，脫硫劑用量為1.065克。
圖2為麥桿粉和未經(jīng)改性的Na2CO3脫硫劑的脫硫曲線圖；其中曲線1為用量為0.1920克的麥桿粉的脫硫曲線，曲線2為用量為0.5065克的Na2CO3脫硫劑的脫硫曲線。
圖3為Al2O3擔(dān)載Na2CO3脫硫劑的脫硫曲線圖，脫硫劑用量為0.5克。
所有附圖中，橫坐標(biāo)代表SO2吸附時(shí)間，縱坐標(biāo)代表反應(yīng)器出口的SO2濃度。
實(shí)施例利用麥桿改性的Na2CO3脫硫吸收劑的制備及對(duì)比實(shí)驗(yàn)(一)利用麥桿改性的Na2CO3脫硫吸收劑的制備采用生物質(zhì)麥桿為添加劑，粉碎，得到麥桿粉末(以下稱麥桿粉)。取4g麥桿粉和16g Na2CO3，加入到80ml水中，浸泡一定時(shí)間，取出，在空氣中自然風(fēng)干后，即得到經(jīng)改性的Na2CO3脫硫劑。改性后的脫硫劑中Na2CO3占80.0％，麥桿粉占20.0％。
以同樣的方法分別處理純的Na2CO3和麥桿粉進(jìn)行下面的空白脫硫?qū)嶒?yàn)。
(二)與純的Na2CO3脫硫吸收劑的脫硫?qū)嶒?yàn)對(duì)比脫硫條件溫度為80℃,SO2的濃度為2000ppm，載氣為N2，反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器。
氣體檢測(cè)方法是FT-IR spectrometer(Vector Brouker)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1，經(jīng)麥桿改性的脫硫劑用量為1.065克，其中Na2CO3含量為80％，即0.852克，其100％脫除SO2的時(shí)間約為28小時(shí)，則每克Na2CO3脫硫劑經(jīng)麥桿改性后，100％脫除SO2的時(shí)間約為33小時(shí)。
如圖2，曲線1為用量為0.1920克的麥桿粉的脫硫曲線，曲線2為用量為0.5065克的Na2CO3脫硫劑的脫硫曲線。未經(jīng)改性的Na2CO3,100％脫除SO2的時(shí)間僅維持了大約14分鐘；麥桿粉自身100％脫除SO2時(shí)間幾乎為0。
因此，經(jīng)麥桿改性的Na2CO3脫硫劑100％脫除SO2的時(shí)間得到了大大延長(zhǎng)，證明經(jīng)麥桿改性后的吸收劑是一種快速脫硫劑，有利于反應(yīng)器中快速流動(dòng)的煙道氣脫硫。另外，Na2CO3的利用率由原來(lái)的不到10％，提高到85％。由此可見(jiàn)，麥桿粉是一種理想的介質(zhì)。
(三)與以Al2O3為載體的Na2CO3脫硫劑的對(duì)比吸收劑的制備以γ-Al2O3為載體，研磨至200um以下。取4g的γ-Al2O3和1g Na2CO3，加入到5ml水中，經(jīng)浸漬，干燥，研磨后，即可作為脫硫劑。改性后的脫硫劑中Na2CO3占20.0％,γ-Al2O3占80.0％。取出0.5克脫硫劑作為樣品進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)。
脫硫條件溫度為80℃,SO2的濃度為1958ppm，載氣為N2，反應(yīng)器為固定床反應(yīng)器。
氣體檢測(cè)方法是FT-IR spectrometer(Vector Brouker)。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖3,0.5克所制備的以γ-Al2O3為載體的Na2CO3脫硫劑，100％脫除SO2的時(shí)間約為1.6小時(shí)，其中Na2CO3含量為20.0％，即0.1克。因此，以γ-Al2O3為載體制備的每克Na2CO3脫硫劑100％脫除SO2的時(shí)間約為16小時(shí)，與未經(jīng)改性的Na2CO3相比，γ-Al2O3改性脫硫劑SO2100％脫除時(shí)間同樣得到了大大延長(zhǎng)，但與經(jīng)麥桿改性后的每克Na2CO3脫硫吸收劑100％脫除SO2的時(shí)間33小時(shí)相比較，其100％脫除SO2的時(shí)間要短得多。由此可見(jiàn)，麥桿改性后的Na2CO3脫硫劑更有利于反應(yīng)器中快速流動(dòng)的煙道氣脫硫。同時(shí)，麥桿不僅價(jià)廉易得、來(lái)源廣泛，而且制備和改性過(guò)程簡(jiǎn)單、方便、不需研磨、攪拌等能耗大的復(fù)雜工藝，因此具有絕對(duì)低的投資成本，而得到的是更高、更理想的脫硫效果。
權(quán)利要求
1．一種改性的可逆脫硫吸收劑，其特征在于其改性添加劑是生物質(zhì)，所述生物質(zhì)包括稻、麥、谷、玉米、高粱等農(nóng)作物的莖、葉、根等，以及草，樹(shù)葉，廢紙，木頭，木質(zhì)粉末等生物質(zhì)。
2．一種制備如權(quán)利要求1所述改性的可逆脫硫吸收劑的方法，依次包括以下步驟(1)將生物質(zhì)處理成適于與脫硫吸收劑混合的形狀，得到生物質(zhì)材料；(2)將生物質(zhì)材料和可逆脫硫吸收劑浸漬或浸泡在水中，得到混合物；(3)將上述混合物自然風(fēng)干、烘干或以其他方式干燥，即得到利用生物質(zhì)改性的可逆脫硫吸收劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于生物質(zhì)改性的可逆脫硫吸收劑及其制備。本發(fā)明的改性可逆脫硫吸收劑是以生物質(zhì)作為添加劑,生物質(zhì)包括稻、麥、谷、玉米、高粱等農(nóng)作物的莖、葉、根等,以及草,樹(shù)葉,廢紙,木頭,木質(zhì)粉末等。制備方法是將生物質(zhì)材料和脫硫吸收劑浸漬或浸泡在水中后再干燥即可。本發(fā)明的改性添加劑價(jià)廉易得;改性方法簡(jiǎn)單,能耗低,成本低;可以更大限度地提高脫硫速度和脫硫效率,并且脫硫后的吸收劑還能再回收利用。
文檔編號(hào)B01D53/81GK1323649SQ0111550
公開(kāi)日2001年11月28日 申請(qǐng)日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者寇元, 尚洪山, 楊帆, 閻震 申請(qǐng)人:北京大學(xué)