專利名稱：一種用于脫除燃煤煙氣中Hg⁰的吸附劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種脫除燃煤電站煙氣中HgG的吸附劑。
背景技術(shù)：
電力工業(yè)污染物的排放已使環(huán)境日趨惡化。溫室效應(yīng)，酸雨，重金屬等問題正嚴(yán)重 危害著人類的健康生活。重金屬汞(Hg、 Hg2lB HgP)的污染尤為嚴(yán)重；它可通過呼吸道， 皮膚和消化道等多種途徑侵入人體，造成神經(jīng)性中毒和組織病變。單質(zhì)汞(Hg,熔點低、 易揮發(fā)且難溶于水、在大氣中的停留時間頗長，是當(dāng)今汞脫除的一大難題。隨著我國工 業(yè)的發(fā)展，工農(nóng)業(yè)對火電的依賴將持續(xù)較長時間，因此而導(dǎo)致的汞污染越來越重，汞排 放控制刻不容緩。
煙氣汞排放的控制方法有多種，如利用活性炭、鈣基類物質(zhì)、沸石等吸附劑脫汞； 利用現(xiàn)有污染物控制裝置如電除塵器(ESP)、脫硫裝置(FGD)等方法脫汞。但目前燃煤電 站還沒有一項成熟且可應(yīng)用的脫汞技術(shù)，最接近應(yīng)用的是煙氣中噴入活性炭顆粒脫汞， 但成本昂貴且在S02濃度大于1600ppm時，脫汞效率大大降低?；诖耍芯块_發(fā)成 本低、效率高、無二次污染的脫汞吸附劑是當(dāng)務(wù)之急。
殼聚糖(Chitosan， CTS)又稱脫乙酰甲殼質(zhì)、可溶性甲殼素，是一種儲量極為豐富的 天然堿性高分子多糖，多為蝦、蟹甲殼提取物，是由甲殼素(Chitin)部分脫乙?；苌?。 它無毒、無味、耐熱、耐堿、耐腐蝕，兼容性寬，具有優(yōu)良的生物親和性，它由生物合 成也可以被生物降解，是一種高科技綠色新材料，其分子中含有大量的-NH2和-OH官 能團(tuán)，是重金屬離子的良好吸附劑，被廣泛的應(yīng)用環(huán)保領(lǐng)域，尤其是水處理領(lǐng)域。膨潤 土(Bentonite， B)有較大的表面積，表面積伴隨產(chǎn)生巨大的表面能，使其具有較大的吸附 能力，這些特征決定了膨潤土具有較高的陽離子交換容量及良好的吸附性能。研究殼聚 糖與各種礦物類吸附劑的復(fù)合現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)殼聚糖可以進(jìn)入膨潤土的插層，使得復(fù)合物既 具有殼聚糖的屬性，又具有膨潤土的特征。本發(fā)明中研制的碘改性膨潤土及碘和硫酸改 性的膨潤土負(fù)載殼聚糖吸附劑，脫Hga能力強，價格低廉，是一種新型的環(huán)保型吸附劑。殼聚糖、膨潤土及其復(fù)合物己經(jīng)應(yīng)用于廢水處理等環(huán)保領(lǐng)域，然而其在煙氣脫除重金屬 領(lǐng)域還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于脫除燃煤煙氣中HgG的吸附劑，脫汞效率高，成本低
廉，產(chǎn)物不產(chǎn)生二次污染，達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用要求。
一種用于脫除燃煤煙氣中HgG的吸附劑，包括膨潤土和碘，膨潤土與碘的質(zhì)量比為 (1~15):1。
作為本發(fā)明的改進(jìn)，吸附劑還包括殼聚糖和硫酸，其中負(fù)載殼聚糖的膨潤土、碘、 硫酸的質(zhì)量比為(4~20):1:(0.5~4)，殼聚糖占膨潤土質(zhì)量的0.5%~20%。
本發(fā)明以改性膨潤土和高分子化合物殼聚糖及其復(fù)合物為吸附劑，在模擬煙氣 (N2+HgG)氛圍下研究對HgG的吸附能力。實驗結(jié)果顯示，本發(fā)明吸附劑是一種高效、經(jīng) 濟(jì)的脫汞吸附劑，具體體現(xiàn)在
1. 原料易購買，吸附劑易制備，成本低，性價比高；
2. 吸附劑比表面面積小，但是其脫汞效率較高，說明進(jìn)行的是一種化學(xué)反應(yīng)；
3. 脫汞吸附劑穩(wěn)定性好；
4. 脫汞吸附劑脫汞效率髙，其中實施例中B2.5CTS-I-S-811型吸附劑最大脫汞效率 可達(dá)到100%;
5. 脫汞吸附劑為干態(tài)粉末，不使用水溶液，無二次污染。

發(fā)明內(nèi)容


圖1為N2氛圍汞吸附實驗臺架示意圖2為不同含量硫酸的碘改性B對汞的吸附量示意圖3為不同CTS用量的碘和硫酸改性B/CTS對汞的吸附量示意圖。
具體實施例方式
為了解本發(fā)明吸附劑的性能，特在氮氣(N2)氛圍下研究所其對HgG的吸附能力。汞 吸附實驗臺架說明書如圖1所示，它由氣源(N2)1、汞滲透管2、吸附床3、溫控爐4、 汞在線分析儀5和數(shù)據(jù)收集儀(計算機)6組成。其中吸附床為立式固定床，其內(nèi)徑為 7mm，為避免吸附劑流化，采用煙氣向下流動式。溫控爐為吸附床提供恒定的床溫。實 驗中吸附劑用量為30mg;進(jìn)入汞在線的氣體總流量為1000mL/min，其中通過汞滲透管 的氣流為200mL/min，氮氣為平衡氣；汞蒸氣由高純氮氣通過恒溫水浴鍋加熱汞滲透管 提供，圖中虛線為裹有加熱帶的保溫管路；實驗中汞濃度為30pg/m3。汞濃度檢測采用 德國Mercury Instruments公司的VM3000滎在線分析儀，它基于冷原子吸收測量采樣氣 體中的單質(zhì)汞，可實時方便的了解吸附劑對汞(Hg,的脫除效果。
具體實施例如下。
實施例1.
B-I-81型制備取8g膨潤土、 30mL去離子水和lOmL無水乙醇放入器皿中混合， 連續(xù)攪拌lh;加入lg碘化鉀，周期性攪拌4h，靜置10h后抽濾，烘箱中100'C烘干， 研磨后過160目篩，置于干燥皿中備用。
脫汞吸附劑的物理參數(shù)比表面積為53.63m2/g;活性碘可以進(jìn)入膨潤土的插層， 產(chǎn)生較好的脫汞效果；由膨潤土的XRF分析發(fā)現(xiàn)，除含有二氧化硅、氧化鈣等常規(guī)氧 化物，還含有氧化銅、氧化鐵和氧化鎂，可對HgG的脫除起催化氧化作用。
B2.5CTS小S-8U型制備取100mL 1%的醋酸溶液緩慢溶解1.25g脫乙酰度為85% 的殼聚糖，當(dāng)殼聚糖充分溶解后加入50g膨潤土，在5(TC的水浴鍋中充分浸潤10h后。 將此糊狀物流延于平板上，烘箱中100'C烘干20h，研磨并過160目篩，得到殼聚糖負(fù) 載膨潤土，記為B2.5CTS。稱取8g殼聚糖負(fù)載膨潤土(B2.5CTS)，放入100mL的燒杯 中，加入30mL去離子水和lmL硫酸，攪拌lh后，加入lg碘化鉀，周期性攪拌4h， 靜置10h后抽濾，烘箱中100'C烘干，研磨后過160目篩，置于干燥皿中備用，得到碘 和硫酸改性的殼聚糖負(fù)載膨潤土。
脫汞吸附劑的物理參數(shù)比表面積為44.96m2/g，其BET較殼聚糖本身大大提高。 殼聚糖進(jìn)入膨潤土的插層，利用殼聚糖的氨基對碘的螯合或吸附作用制備出脫汞效果較 好的吸附劑。
利用圖1臺架進(jìn)行實驗，結(jié)果表明經(jīng)碘和硫酸改性后，殼聚糖負(fù)載膨潤土吸附劑的BET表面積有所減小，證明活性官能團(tuán)或活性位進(jìn)入了吸附劑。負(fù)載殼聚糖的膨潤 土吸附劑表現(xiàn)出較膨潤土差的脫汞效果，說明該吸附劑脫除氣態(tài)汞的機理和廢水中脫除 二價汞的機理是不同的。吸附劑B-I-81的最大脫汞效率為80%， B2.5CTS-I-S-811具有 100%的最大脫汞效率。其吸附量隨時間的曲線如圖2和3所示?？梢钥闯?，所制備的 吸附劑具有較好的脫汞能力。因B2.5CTS小S-811可節(jié)省殼聚糖用量且膨潤土價格低廉， 該類脫汞吸附劑具有較好的工業(yè)化應(yīng)用前景。 實施例2.
B小41型制備取4g膨潤土、 30mL去離子水和15mL丙酮放入器皿中混合，連續(xù) 攪拌l 2h;加入lg碘化鉀，周期性攪拌6h，靜置12h后抽濾，烘箱中10(TC烘干，研 磨后過160目篩，置于干燥皿中備用。
B10CTS小S-411型制備取100mL 2%的醋酸溶液緩慢溶解5g脫乙酰度為80%的 殼聚糖，當(dāng)殼聚糖充分溶解后加入50g膨潤土，在70'C的水浴鍋中充分浸潤8h后。將 此糊狀物流延于平板上，烘箱中90。C烘干25h，研磨并過160目篩，得到殼聚糖負(fù)載膨 潤土，記為B10CTS。稱取4g殼聚糖負(fù)載膨潤土(B10CTS)，放入50mL的燒杯中，加 入30mL去離子水和lmL硫酸，攪拌lh后，加入lg碘化鉀，周期性攪拌4h，靜置10h 后抽濾，烘箱中10(TC烘干，研磨后過160目篩，得到碘和硫酸改性的殼聚糖負(fù)載膨潤 土。
利用圖1臺架進(jìn)行實驗，結(jié)果表明所制備的吸附劑有與B-I-81和B2.5CTS-I-S-811 一致的物理化學(xué)性質(zhì)。因B小41引入了更多的活性碘離子，具有更好的提高效果； B10CTS小S-411則具與B2.5CTS-I-S-811類似的脫汞效果。它們均具有長時間100%的脫 汞效率。
實施例3.
B-I-121型制備取12g膨潤土、 30mL去離子水和5mL無水乙醇放入器皿中混合， 連續(xù)攪拌2h;加入lg碘化鉀，周期性攪拌5h,靜置12h后抽濾，烘箱中80'C烘干，研 磨后過160目篩，置于干燥皿中備用。
B20CTS小S-1513型制備取100mL 2%的醋酸溶液緩慢溶解10g脫乙酰度為85% 的殼聚糖，當(dāng)殼聚糖充分溶解后加入50g膨潤土，在5(TC的水浴鍋中充分浸潤10h后。 將此糊狀物流延于平板上，烘箱中10(TC烘干20h，研磨并過160目篩，得到膨潤土負(fù) 載殼聚糖，記為B20CTS。稱取15g殼聚糖負(fù)載膨潤土(B10CTS)，放入100mL的燒杯 中，加入30mL去離子水和3mL硫酸，攪拌lh后，加入lg碘化鉀，周期性攪拌4h，靜置10h后抽濾，烘箱中10(TC烘干，研磨后過160目篩，得到碘和硫酸改性的殼聚糖 負(fù)載膨潤土吸附劑。
利用圖1臺架進(jìn)行實驗，結(jié)果表明吸附劑B小121的最大脫汞效率為70%以上， B20CTS-I-S-1513具有100%的最大脫汞效率，且它們具有的最大脫汞效率的時間大大加 強。
權(quán)利要求
1、一種用于脫除燃煤煙氣中Hg0的吸附劑，包括膨潤土和碘，膨潤土與碘的質(zhì)量比為(1～15)1。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附劑，其特征在于，還包括殼聚糖和硫酸，其中負(fù) 載殼聚糖的膨潤土、碘、硫酸的質(zhì)量比為(4 20):1:(0.5 4)，殼聚糖占膨潤土質(zhì)量的 0.5%~20%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于脫除燃煤煙氣中Hg⁰的吸附劑，包括膨潤土和碘，作為改進(jìn)，還添加了殼聚糖和硫酸，其中負(fù)載殼聚糖的膨潤土、碘、硫酸的質(zhì)量比為(4～20)∶1∶(0.5～4)，殼聚糖占膨潤土質(zhì)量的0.5％～20％。本發(fā)明吸附劑脫汞效率高，成本低廉，產(chǎn)物不產(chǎn)生二次污染，可達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用要求。
文檔編號B01D53/46GK101543759SQ200910061319
公開日2009年9月30日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者井娟麗, 軍 向, 孫路石, 張安超, 松 胡 申請人:華中科技大學(xué)