專(zhuān)利名稱(chēng)：一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑及其在處理鍋爐煙氣中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制糖工業(yè)中的廢物回收利用技術(shù)，特別涉及一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑及將其應(yīng)用于處理鍋爐煙氣的技術(shù)。
背景技術(shù)：
濾泥是制糖工業(yè)清凈工序中產(chǎn)生的廢料，糖廠利用碳酸法生產(chǎn)產(chǎn)生的濾泥主要成份是碳酸鈣和有機(jī)非糖分，碳酸法產(chǎn)生的濕濾泥占生產(chǎn)原料甜菜重量的8％-12％、甘蔗重量的8％-10％；迄今為止，國(guó)內(nèi)外處理碳酸法制糖產(chǎn)生的濾泥的主要方法有將濾泥經(jīng)鍛燒后在制糖工業(yè)中再利用，或制造水泥和磚等；在我國(guó)，糖廠產(chǎn)生的濕濾泥除個(gè)別用于制造水泥和磚外，其余絕大部分均用作填土或排入江河；利用濾泥生產(chǎn)的水泥因標(biāo)號(hào)低而銷(xiāo)路困難，近年來(lái)這方面的應(yīng)用越來(lái)越少，而填埋與堆放處理已形成新的污染源；所以，處理制糖工業(yè)產(chǎn)生的濾泥已成為環(huán)境保護(hù)及廢物回收利用的一大問(wèn)題。
另一方面，工業(yè)鍋爐燃燒燃料后排出的煙氣中含有大量的有害物質(zhì)，其中主要有如下成份含硫化合物、含氮化合物、氯化氫、氟化氫、一氧化碳、二氧化碳和粉塵等；其中，含硫化合物主要是二氧化硫(SO2)，三氧化硫(SO3)，硫化氫(H2S)，硫酸(H2SO4)和亞硫酸(H3SO4)等。含硫化合物排放到大氣中，導(dǎo)致酸雨的形成、呼吸道疾病的產(chǎn)生、導(dǎo)致腐蝕和植物新陳代謝過(guò)程的改變，其它有害物質(zhì)的排放亦會(huì)對(duì)大氣造成不同程度的污染。目前控制SOX和NOX排放的方法可歸結(jié)為三大類(lèi)1)燃燒前燃料的預(yù)處理；2)燃燒期間的處理；3)燃燒后的處理。用于燃料和煤炭的前處理方法是水洗脫硫法(HDS)或者生物催化去硫法(BDS)；燃燒期間的處理是向燃料中加入含鈣化合物，如Ca(OH)2，CaCO3或者CaO等。含鈣化合物可以在風(fēng)機(jī)前隨粉末添加劑一起加入或直接注射入燃燒爐腔中。這兩種方法都增加了煙氣的固體物質(zhì)的含量；目前燃燒后的處理方法通常用碳酸鈉溶液洗滌，產(chǎn)生的廢水中含有大量的硫酸鈉，因而很難處理。本發(fā)明嘗試“以廢治廢”克服這一問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種利用糖廠濾泥制成的吸附效果良好的氣體吸附劑。
本發(fā)明的另一目的在于提供上述氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應(yīng)用。
本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本氣體吸附劑是碳酸鈣濾泥或活性炭纖維加碳酸鈣濾泥制成的混合物；碳酸鈣濾泥與活性炭纖維的比例為1∶0～1∶0.5。
所述碳酸鈣濾泥是由糖廠排出的濕濾泥干燥至水分含量為2.0～10％后在550～700℃的溫度條件下燃燒除去有機(jī)物質(zhì)并使其主要成分碳酸鈣含量達(dá)85％以上，水分含量1～5％。
所述活性炭纖維由甘蔗渣或農(nóng)作物秸稈等天然纖維素或合成纖維經(jīng)預(yù)處理、預(yù)氧化、活化工藝制成。
所述活性炭纖維是將天然纖維素或合成纖維用酸或堿液浸漬3～76h，除去非穩(wěn)定性物質(zhì)，在200～300℃下預(yù)氧化1～4h，然后在水蒸氣與二氧化碳流量比為3∶1的混合氣氛中，溫度為800～900℃的條件下活化20～50min制得。此活性炭纖維亦可以在市面上購(gòu)買(mǎi)。
氣體吸附劑的一種應(yīng)用是用于處理工業(yè)鍋爐燃燒燃料后排出的煙氣。
所述氣體吸附劑應(yīng)用于處理鍋爐煙氣的具體過(guò)程是在煙道內(nèi)的封閉式吸附床上進(jìn)行，吸附劑放在吸附床上，吸附劑的顆粒直徑在3～30mm，含水分20～60％，吸附床置于鼓風(fēng)機(jī)之后，煙氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)恒流速通過(guò)吸附床。
所述封閉式吸附床為柱形活動(dòng)式，床層高度與直徑比為2∶1～5∶1。煙道氣通過(guò)吸附床后被用于碳酸飽充，或直接排放；當(dāng)吸附百分率低于25～30％時(shí)，應(yīng)更換吸附劑。
所述處理鍋爐煙氣的吸附劑用量為吸附劑對(duì)煙道氣的比例為1∶100～5∶100；采用此比例的脫硫率和脫氮率可達(dá)90％以上。
所述處理鍋爐煙道氣后的碳酸鈣濾泥由于pH降低并且吸附了硫、氮等元素，可作為復(fù)合肥的原料。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑可以有效地用于吸附鍋爐煙道氣中的含硫化合物及含氮化合物，脫硫率和脫氮率可達(dá)90％以上；二氧化碳脫除率達(dá)70％以上。因而具有“以廢治廢”的理想效果，實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)及廢物回收利用的目的。
(2)利用本發(fā)明處理鍋爐煙道氣可減少用于煙道氣處理的水膜除塵耗水量和氫氧化鈣及碳酸鈉消耗量，較好地降低了處理成本，經(jīng)濟(jì)效益較高。
(3)本發(fā)明可以降低廢水排放和濾泥排放量；碳酸法糖廠的濕濾泥排放量為8～12％甜菜或甘蔗，濾泥的固形物含量為50～67％，pH11以上，濾泥的主要成分(干基)是碳酸鈣45～55％，有機(jī)物2～3％，鐵、砷、鉛等10％左右，懸浮物8～11％，大部分顆粒直徑在20μm左右；沖爐灰水的pH為9.0～10.0，沖爐灰水的排放量為15～20％甜菜或甘蔗，水體中大部分為可沉淀的懸浮物；由于這些廢水和濾泥含有較高的COD和一定量的BOD，直接排放對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染，或使土地和水質(zhì)堿性化；因此本發(fā)明對(duì)促進(jìn)制糖工業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，保護(hù)生態(tài)環(huán)境具有重要意義。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步具體的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。
實(shí)施例1材料碳酸飽充濾泥取自甜菜糖廠，甘蔗渣強(qiáng)堿性陰離子交換纖維自制，所處理的煙道氣為燃煤鍋爐煙道氣。
濕濾泥在100℃干燥箱內(nèi)烘干至水分含量為5％，再放入馬夫爐內(nèi)逐步升溫至650℃，冷卻至100℃，與含水量50％的甘蔗渣強(qiáng)堿性陰離子交換纖維以1∶0.01的比例混合形成直徑15mm的顆粒，待完全冷卻至室溫，量取10ml，裝入交換柱中。以200ml/min的速率通入1000ml的煙道氣，氣相色譜測(cè)定不同時(shí)間交換柱入口和出口的氣體成分，計(jì)算吸附百分率。
處理前SOx含量800mg/Nm3處理后SOx含量80mg/Nm3
吸附百分率＝(800-80/800)×100％＝90％處理前NO含量500mg/Nm3，處理后NO含量40mg/Nm3吸附百分率＝(500-40/500)×100％＝92％處理前CO2含量15％(v/v)處理后CO2含量3.75％(v/v)吸附百分率＝(15-3.75)/15×100％＝75％實(shí)施例2材料碳酸飽充濾泥取自甘蔗糖廠，所處理的煙道氣為燃甘蔗渣鍋爐煙道氣。
濕濾泥在95℃干燥箱內(nèi)烘干至水分含量為8％，再放入馬夫爐內(nèi)逐步升溫至620℃，冷卻至950℃，量取15ml，裝入交換柱中。以250ml/min的速率通入1500ml的煙道氣，氣相色譜測(cè)定不同時(shí)間交換柱入口和出口處的氣體成分，計(jì)算吸附百分率。
處理前SOx含量760mg/Nm3處理后SOx含量75mg/Nm3吸附百分率＝(760-75/760)×100％＝90.1％處理前NO含量650mg/Nm3，處理后NO含量63mg/Nm3吸附百分率＝(650-63/650)×100％＝90.3％實(shí)施例3材料碳酸飽充濾泥取自甜菜糖廠，所處理的煙道氣為燃油鍋爐煙道氣。
濕濾泥在120℃干燥箱內(nèi)烘干至水分含量為4％，再放入馬夫爐內(nèi)逐步升溫至700℃，冷卻至115℃，與含水量40％的活性炭纖維混合形成直徑0mm的顆粒，待完全冷卻至室溫，量取20ml，裝入交換柱中。以260ml/min的速率通入2000ml的煙道氣，氣相色譜測(cè)定不同時(shí)間交換柱入口和出口處的氣體成分，計(jì)算吸附百分率。
處理前SOx含量1350mg/Nm3處理后SOx含量101mg/Nm3吸附百分率＝(1350-101/1350)×100％＝92.5％處理前NO含量350mg/Nm3，處理后NO含量30mg/Nm3吸附百分率＝(350-30/350)×100％＝91.4％
實(shí)施例4材料碳酸飽充濾泥取自甘蔗糖廠，活性炭纖維為丙烯基纖維(PAN)，所處理的煙道氣為燃蔗渣鍋爐煙道氣。
濕濾泥在140℃干燥箱內(nèi)烘干至水分含量為3.5％，再放入馬夫爐內(nèi)逐步升溫至635℃，冷卻至105℃，與含水量55％的活性炭纖維與含水量50％的甘蔗渣交換纖維以1∶0.05的比例混合形成直徑8mm的顆粒，待完全冷卻至室溫，量取30ml，裝入交換柱中。以300ml/min的速率通入3000ml的煙道氣，氣相色譜測(cè)定不同時(shí)間交換柱入口和出口處的氣體成分，計(jì)算吸附百分率。
處理前SOx含量850mg/Nm3處理后SOx含量79mg/Nm3吸附百分率＝(850-790/850)×100％＝90.7％處理前NO含量436mg/Nm3，處理后NO含量43mg/Nm3吸附百分率＝(436-43/436)×100％＝90.1％處理前CO2含量13.5％(v/v)處理后CO2含量0.675％(v/v)吸附百分率＝(13.5-0.675)/13.5×100％＝95％由上述實(shí)施例中實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本發(fā)明的脫硫率和脫氮率可達(dá)90％以上，CO2脫除率視活性炭纖維加入量的不同在75-100％之間，總體煙氣凈化效果較好。
權(quán)利要求
1.一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑，其特征在于是碳酸鈣濾泥或是活性炭纖維加碳酸鈣濾泥制成的混合物，碳酸鈣濾泥與活性炭纖維的比例為1∶0～1∶0.5。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑，其特征在于所述碳酸鈣濾泥是由糖廠排出的濕濾泥干燥至水分含量為2.0～10％后在550～700℃的溫度條件下燃燒除去有機(jī)物質(zhì)并使其主要成分碳酸鈣含量達(dá)85％以上的產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑，其特征在于所述活性炭纖維由甘蔗渣或農(nóng)作物秸稈等天然纖維素或合成纖維經(jīng)預(yù)處理、預(yù)氧化、活化工藝制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑，其特征在于所述活性炭纖維是將天然纖維素或合成纖維用酸或堿液浸漬3～76h，除去非穩(wěn)定性物質(zhì)，在200～300℃下預(yù)氧化1～4h，然后在水蒸氣與二氧化碳流量比為3∶1的混合氣氛中，溫度為800～900℃的條件下活化20～50min制得。
5.一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應(yīng)用。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應(yīng)用，其特征在于所述氣體吸附劑應(yīng)用于處理鍋爐煙氣的具體過(guò)程是在煙道內(nèi)的封閉式吸附床上進(jìn)行，吸附劑放在吸附床上，吸附劑的顆粒直徑在3～30mm，含水分20～60％，吸附床置于鼓風(fēng)機(jī)之后，煙氣通過(guò)鼓風(fēng)機(jī)恒流速通過(guò)吸附床。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應(yīng)用，其特征在于所述處理鍋爐煙氣的吸附劑用量為吸附劑對(duì)煙道氣的比例為1∶100～5∶100。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑在處理鍋爐煙氣中的應(yīng)用，其特征在于所述處理鍋爐煙道氣后的碳酸鈣濾泥作為復(fù)合肥的原料。
全文摘要
本發(fā)明提供一種利用糖廠濾泥制成的氣體吸附劑，本氣體吸附劑是由碳酸鈣濾泥或活性炭纖維加碳酸鈣濾泥制成的混合物，碳酸鈣濾泥與活性炭纖維的比例為1∶0～1∶0.5；本氣體吸附劑可用于處理工業(yè)鍋爐燃燒燃料后排出的煙氣。本發(fā)明可以有效地用于吸附鍋爐煙道氣中的含硫化合物、含氮化合物及二氧化碳，脫硫率和脫氮率可達(dá)90％以上，二氧化碳脫除率在70～100％之間；因而具有“以廢治廢”的理想效果，可實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)及廢物回收利用的目的；利用本發(fā)明處理鍋爐煙道氣還可減少用于煙道氣處理的水膜除塵耗水量和氫氧化鈣及碳酸鈉消耗量，較好地降低了處理成本，經(jīng)濟(jì)效益較高。
文檔編號(hào)B01D53/04GK1403184SQ0213489
公開(kāi)日2003年3月19日 申請(qǐng)日期2002年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月30日
發(fā)明者于淑娟, 高文宏, 扶雄 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)