本發(fā)明涉及吸附劑領(lǐng)域，具體而言，涉及固態(tài)吸附劑碘改性裝置及改性方法和碘改性固態(tài)吸附劑。

背景技術(shù)：

燃煤能夠?yàn)樯a(chǎn)或日常生活帶來(lái)大量能量以及熱量，然而，在燃燒放熱的同時(shí)，煤燃燒也帶來(lái)了嚴(yán)重的大氣污染以及溫室氣體排放，煤在燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的煙氣中不僅含有酸性氣體污染物，同時(shí)也含有易揮發(fā)的污染元素Hg、As等。這些重金屬污染物進(jìn)入人類(lèi)的食物鏈中后，會(huì)對(duì)人體的免疫、神經(jīng)以及循環(huán)系統(tǒng)造成不可逆的傷害，危害極大。

采用合適的吸附劑將煙氣中所含重金屬元素脫除，也就成了解決由于燃煤所帶來(lái)的重金屬污染問(wèn)題的關(guān)鍵。而為了提高或控制吸附劑的性能，而對(duì)對(duì)吸附劑進(jìn)行各種改性，也是吸附劑研究的一個(gè)重要方向。

以脫汞所用的吸附劑為例，目前主要采用的是美國(guó)已經(jīng)工業(yè)化了的氯化物或溴化物改性的配方。其主要原理是利用鹵化物中存在的鹵素單質(zhì)對(duì)汞的氧化性，從而將單質(zhì)汞轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸瘧B(tài)汞，使其更容易的與吸附劑結(jié)合，并被脫除。

然而，一方面，現(xiàn)有的吸附劑改性都是需要采用將吸附劑浸漬于鹵鹽中進(jìn)行改性的方法，但這種方法不僅需要對(duì)浸漬改性后的吸附劑曬干，還需要進(jìn)一步烘干處理才能夠使用，這就需要較高的運(yùn)行成本和較長(zhǎng)的運(yùn)行周期；同時(shí)，氯化物和溴化物改性的吸附劑在實(shí)際使用中，其效果仍然不算十分理想。

另一方面，現(xiàn)有的吸附劑改性都是在開(kāi)放環(huán)境中進(jìn)行的，改性的過(guò)程本身也會(huì)產(chǎn)生一定的污染，廢棄原料處理不當(dāng)也會(huì)污染環(huán)境。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的第一目的在于提供一種固態(tài)吸附劑碘改性裝置，所述裝置可以通過(guò)關(guān)閉球閥形成封閉系統(tǒng)，從而在封閉條件下進(jìn)行碘改性反應(yīng)，同時(shí)加熱過(guò)程中升華的碘單質(zhì)也不會(huì)擴(kuò)散到大氣中。

本發(fā)明的第二目的在于提供一種固態(tài)吸附劑碘改性方法，本發(fā)明方法中，將單質(zhì)碘在封閉條件下加熱升華后與吸附劑反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)吸附劑的改性，具有制備方法便捷且無(wú)污染，同時(shí)所制得的碘改性吸附劑對(duì)于重金屬元素吸附效果好等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供一種碘改性固態(tài)吸附劑，本發(fā)明劑碘改性固態(tài)吸附具有較強(qiáng)的氧化性，能夠有效吸附一些還原性物質(zhì)，尤其是對(duì)汞、鉛、砷、鎘等重金屬單質(zhì)，有很好的吸附效果。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

一種固態(tài)吸附劑碘改性裝置，所述裝置包括頂蓋、球閥和改性艙；

其中，所述球閥設(shè)置于改性艙上端，所述頂蓋與所述球閥以可拆卸方式連接。

可選的，本發(fā)明中，所述頂蓋與所述球閥通過(guò)螺紋或者卡口連接。

同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種固態(tài)吸附劑碘改性的方法，所述方法包括如下步驟：

取下頂蓋并打開(kāi)球閥，然后將碘單質(zhì)投入改性艙中，接著關(guān)閉球閥；

取下頂蓋的固態(tài)吸附劑碘改性裝置進(jìn)行加熱，并保溫；

將吸附劑裝入頂蓋中；

停止對(duì)除去頂蓋的固態(tài)吸附劑碘改性裝置的加熱保溫，并將裝置倒置，然后將裝有吸附劑的頂蓋與球閥連接；

將重新連接頂蓋的裝置正置，打開(kāi)球閥，并使得吸附劑與碘在振蕩條件下反應(yīng)；

反應(yīng)結(jié)束后，再次將裝置倒置，并使得反應(yīng)后的吸附劑通過(guò)球閥落入頂蓋中；

關(guān)閉球閥，并取下頂蓋，然后收集反應(yīng)后的吸附劑，即為碘改性吸附劑。

可選的，本發(fā)明中，所述單質(zhì)碘和吸附劑的質(zhì)量比為(0.01～2.5)：100。

可選的，本發(fā)明中，所述單質(zhì)碘和吸附劑的質(zhì)量比為(0.1～0.5)：100。

可選的，本發(fā)明中，所述加熱的溫度為大于等于80℃。

可選的，本發(fā)明中，所述吸附劑與碘在振蕩條件下反應(yīng)具體為：晃動(dòng)固態(tài)吸附劑碘改性裝置，并使得吸附劑與碘接觸反應(yīng)。

可選的，本發(fā)明中，所述吸附劑為粉末狀吸附劑或顆粒狀吸附劑。

可選的，本發(fā)明中，所述吸附劑為飛灰、硅藻土或者活性炭中的一種或幾種的混合吸附劑。

同樣的，本發(fā)明還提供了由本發(fā)明所述方法制得的碘改性吸附劑。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明固態(tài)吸附劑在封閉環(huán)境中進(jìn)行碘改性，從而不僅可以避免敞開(kāi)環(huán)境條件下反應(yīng)可能帶來(lái)的污染，同時(shí)還能夠使得吸附劑與碘充分接觸反應(yīng)，提高反應(yīng)效率；進(jìn)一步的，本發(fā)明中采用單質(zhì)碘進(jìn)行吸附劑的改性，而這種碘單質(zhì)改性相較于鹵素化合物改性而言，改性效果更好；

(2)通過(guò)碘改性，可以使得改性后的吸附劑具有一定的氧化性能，并對(duì)對(duì)煙氣中的重金屬元素有良好的吸附效果。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1為本發(fā)明固態(tài)吸附劑碘改性裝置；

其中，1-頂蓋，2-球閥，3-改性艙。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過(guò)市售購(gòu)買(mǎi)獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

傳統(tǒng)的吸附劑改性，大多采用鹵素化合物進(jìn)行改性。而本發(fā)明方法中，所采用的是單質(zhì)碘改性。與傳統(tǒng)方法相較而言，本發(fā)明所用的碘單質(zhì)改性方法在對(duì)單質(zhì)汞的氧化方面有著更顯著的優(yōu)勢(shì)；

一方面，由路易斯酸堿理論可知，碘單質(zhì)對(duì)汞的氧化性本身就強(qiáng)于同一主族的氯或溴單質(zhì)，因而采用碘改性能夠有效提高吸附劑的氧化性；

另一方面，本發(fā)明采用的配方是碘單質(zhì)，而不是碘的化合物，相當(dāng)于100％的氧化劑，相比采用鹵化物的配方而言，更有顯著的優(yōu)勢(shì)。

本發(fā)明基于上述考慮，開(kāi)發(fā)了一種利用碘單質(zhì)對(duì)于吸附劑進(jìn)行改性的方法。

首先，對(duì)于改性所用裝置，考慮到碘單質(zhì)加熱會(huì)發(fā)生升華，為了避免原料的損失以及對(duì)環(huán)境可能造成的污染，因而本發(fā)明創(chuàng)新型的使用了一個(gè)能夠封閉的裝置，進(jìn)行改性反應(yīng)。

具體的，所述裝置由頂蓋、球閥和改性艙組成；

其中，所述頂蓋為中空結(jié)構(gòu)，將頂蓋倒置后，中空的頂蓋結(jié)構(gòu)就可以成為一個(gè)容器，可以用以放置原料固態(tài)吸附劑，同樣也可以放置改性后產(chǎn)物；同時(shí)，所述頂蓋與球閥可拆卸連接，例如頂蓋可以與球閥卡接或者螺接；

所述球閥可以轉(zhuǎn)動(dòng)，在頂蓋與球閥連接時(shí)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)球閥使得頂蓋與改性艙連接或者斷開(kāi)；當(dāng)將頂蓋從球閥上卸下后，也可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)球閥而使得改性艙能夠與大氣環(huán)境接觸或者使得改性艙處于封閉的狀態(tài)；

所述改性艙為固態(tài)吸附劑與碘單質(zhì)反應(yīng)改性的腔體。

然后，就是進(jìn)行具體的改性操作，本發(fā)明對(duì)固態(tài)吸附劑的改性主要是利用加熱條件下碘單質(zhì)升華的特性，并在封閉條件下將吸附劑與碘單質(zhì)反應(yīng)，完成吸附劑的改性。

具體的，首先是對(duì)于原料吸附劑和碘單質(zhì)的稱(chēng)量，碘單質(zhì)和吸附劑的質(zhì)量比例為(0.01～2.5)：100；優(yōu)選的，碘單質(zhì)和吸附劑的質(zhì)量比例為(0.1～0.5)：100，例如，碘單質(zhì)和吸附劑的質(zhì)量比例可以為，但不限于0.2:100,0.3:100,0.4:100或者0.5:100等。進(jìn)一步的，還可以根據(jù)吸附劑的工作環(huán)境，例如溫度、吸附質(zhì)、或吸附質(zhì)的分壓等條件，對(duì)原料比例進(jìn)行進(jìn)一步的調(diào)整和優(yōu)化。

在具體的改性反應(yīng)過(guò)程中，首先是將裝置的頂蓋取下，然后再將原料單質(zhì)碘通過(guò)開(kāi)啟的球閥裝入改性艙中；

接著，將球閥關(guān)閉，并在改性艙封閉的情況下，對(duì)裝置進(jìn)行加熱，加熱的溫度優(yōu)選的為大于等于80℃，例如可以為，但不限于90、100、110或者120℃等，并使得原料單質(zhì)碘能夠充分吸熱升華；同時(shí)，為了保證碘單質(zhì)在反應(yīng)前都處于氣態(tài)，所以需要進(jìn)一步對(duì)裝置進(jìn)行保溫加熱；

然后，是將頂蓋倒置，并將原料吸附劑裝載于頂蓋倒置所形成的容器中；接著，停止對(duì)裝置(未安裝頂蓋)的保溫加熱，并在將裝置倒置后，迅速的將頂蓋緊密連接與球閥上，此時(shí)，裝置內(nèi)的碘單質(zhì)仍為氣態(tài)；

再然后，將重新連接了頂蓋的裝置正置，接著將球閥打開(kāi)，聯(lián)通頂蓋與改性艙，并形成由頂蓋、球閥以及改性艙所組成的封閉體系；然后，在室溫條件下，通過(guò)不停的晃動(dòng)裝置，從而使得吸附劑能夠與氣態(tài)的碘混合反應(yīng)；

最后，在反應(yīng)結(jié)束后，再次將裝置倒置，并使得產(chǎn)物進(jìn)入頂蓋導(dǎo)致所形成的容器中；然后，關(guān)閉球閥，使得改性艙與頂蓋斷開(kāi)聯(lián)通，接著將頂蓋從球閥上拆下，并收集頂蓋中所得產(chǎn)物即為碘改性吸附劑；

拆下頂蓋的裝置隨后即可以正置放置，但必須保證放置過(guò)程中球閥處于關(guān)閉狀態(tài)，從而避免改性艙中氣態(tài)或者固態(tài)的碘單質(zhì)逸散到空氣中并造成污染。

進(jìn)一步的，本發(fā)明所述固態(tài)吸附劑碘改性的方法具體如下：

(1)取下頂蓋；

(2)打開(kāi)球閥，

(3)將改性所用碘單質(zhì)投入改性艙中；

(4)關(guān)閉球閥；

(5)將取下頂蓋的固態(tài)吸附劑碘改性裝置加熱至大于等于80℃，并保溫；

(6)將要進(jìn)行碘改性的吸附劑全部投入頂蓋中；

其中，碘單質(zhì)和吸附劑的質(zhì)量比例為(0.01～2.5)：100；

(7)停止對(duì)除去頂蓋的固態(tài)吸附劑碘改性裝置的加熱保溫，并將裝置倒置，然后將裝有吸附劑的頂蓋與球閥連接；

(8)將重新連接頂蓋的裝置正置，打開(kāi)球閥；

(9)晃動(dòng)固態(tài)吸附劑碘改性裝置，并使得吸附劑與碘在振蕩條件下反應(yīng)；

(10)反應(yīng)結(jié)束后，再次將裝置倒置，并使得反應(yīng)后的吸附劑通過(guò)球閥落入頂蓋中；

(11)關(guān)閉球閥，并取下頂蓋，然后收集反應(yīng)后的吸附劑，即為碘改性吸附劑。

最后，本發(fā)明所制得的碘改性吸附劑，由于經(jīng)過(guò)了碘改性，從而使得所制得的吸附劑具有了一定的氧化能力，并能有效吸附一些還原性物質(zhì)，尤其是對(duì)汞、鉛、砷、鎘等重金屬單質(zhì)，有著很好的吸附效果。

實(shí)施例1

按照質(zhì)量克數(shù)比0.5:100，分別稱(chēng)取適量碘單質(zhì)和飛灰吸附劑，然后，按照如下所述方法，在如圖1所示固態(tài)吸附劑碘改性裝置中，制備碘改性飛灰吸附劑：

(1)取下頂蓋1；

(2)打開(kāi)球閥2，

(3)將改性所用碘單質(zhì)投入改性艙3中；

(4)關(guān)閉球閥2；

(5)將取下頂蓋1的固態(tài)吸附劑碘改性裝置加熱至90℃，并保溫；

(6)將要進(jìn)行碘改性的吸附劑全部投入頂蓋1中；

(7)停止對(duì)除去頂蓋1的固態(tài)吸附劑碘改性裝置的加熱保溫，并將裝置倒置，然后將裝有吸附劑的頂蓋1與球閥2連接；

(8)將重新連接頂蓋1的裝置正置，打開(kāi)球閥2；

(9)晃動(dòng)固態(tài)吸附劑碘改性裝置，并使得吸附劑與碘在振蕩條件下反應(yīng)；

(10)反應(yīng)結(jié)束后，再次將裝置倒置，并使得反應(yīng)后的吸附劑通過(guò)球閥2落入頂蓋1中；

(11)關(guān)閉球閥2，并取下頂蓋1，然后收集反應(yīng)后的吸附劑，即為實(shí)施例1的碘改性飛灰吸附劑。

實(shí)施例2

按照質(zhì)量克數(shù)比0.5:100，分別稱(chēng)取適量碘單質(zhì)和活性炭吸附劑，然后，按照實(shí)施例1中所述方法，并在如圖1所示固態(tài)吸附劑碘改性裝置中，制得實(shí)施例2的活性炭吸附劑。

效果例1

分別稱(chēng)取適量實(shí)施例1和實(shí)施例2的改性吸附劑，并進(jìn)行重金屬吸附實(shí)驗(yàn)。

具體的，可以分別將實(shí)施例1和實(shí)施例2的改性吸附劑分別在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行脫汞效率的精確測(cè)試。測(cè)試所用的汞源濃度是10μg/g，測(cè)試溫度為50℃。

測(cè)試結(jié)果顯示，實(shí)施例1的碘改性飛灰吸附劑對(duì)汞的吸附量約為70ug/g；同時(shí)，采用采用相同的測(cè)試方法，對(duì)于未進(jìn)行改性的飛灰吸附劑行吸附測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示其吸附容量約為2.5ug/g。

測(cè)試結(jié)果顯示，實(shí)施例2的碘改性活性炭吸附劑對(duì)汞的吸附量約為5000μg/g；同時(shí)，采用采用相同的測(cè)試方法，鹵化物改性的活性炭吸附劑進(jìn)行吸附測(cè)試，測(cè)試結(jié)果顯示其吸附容量約為3000ug/g。

由上述測(cè)試結(jié)果可知，相較于未改性和氯化物改性的吸附劑而言，經(jīng)過(guò)本發(fā)明所述方法改性的固態(tài)吸附劑在對(duì)重金屬元素的吸附能力上有著顯著的提升。

本發(fā)明利用碘單質(zhì)的升華特性，在特制的設(shè)備中，對(duì)固態(tài)吸附劑進(jìn)行碘改性，賦予吸附劑一定的氧化性，從而改變其吸附特性。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，所用到的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工。

盡管已用具體實(shí)施例來(lái)說(shuō)明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。