专利名称：一类生物质改性钙基脱硫吸附剂及其制备的制作方法
技术领域：
本发明属于生物质综合开发利用及钙基吸附剂利用领域，尤其是一类利用生物质改性的钙基脱硫吸附剂及其制备领域。
目前，烟道气脱硫主要采用的吸附剂为钙基脱硫吸附剂，如CaO，Ca(OH)2，CaCO3体系，脱硫工艺分为干法，半干法和湿法，干法的脱硫效率很低，湿法虽可达90％以上，但耗水量太大，半干法介于二者之间(参见Sino-Dutch SeminarClean Coal Technology，389.Beijing，15-16 June，1995)。为了提高脱硫速度和脱硫效率，人们采用添加第二组分即添加剂的方法对钙基脱硫吸附剂改性，常用的添加剂主要有粉煤灰，NaCl，Na2CO3，K2CO3，木质磺酸钙，醇类物质以及过渡金属(Cr，Fe，V等)的氧化物。其不足之处在于以上添加剂价格昂贵、来源有限(粉煤灰除外)，并且都存在改性过程复杂、能耗高(如需要长时间水热处理、搅拌、干燥、研磨)等问题，从而导致投资成本大大增加，并且脱硫效率和脱硫速度仅有一定限度的提高。
本发明的目的是提供一种采用价廉易得的添加剂、投资成本低的改性方法，对现有钙基脱硫吸附剂体系进行改性，以获得改性钙基脱硫吸附剂，并能够更大限度地提高脱硫速度及SO2的脱除效率。
本发明的技术方案如下本发明的改性钙基脱硫吸附剂是以生物质作为添加剂对钙基脱硫吸附剂改性，所述生物质包括稻、麦、谷、玉米、高粱等农作物的茎、叶、根等，以及草，树叶，废纸，木头，木质粉末等生物质。。
本发明的生物质用于钙基脱硫吸附剂的改性方法依次包括以下步骤(1)将生物质处理成适于与脱硫吸附剂混合的形状，得到生物质材料；(2)将生物质材料和脱硫吸附剂浸渍或浸泡在水中，得到混合物；(3)将上述混合物自然风干、烘干或以其他方式干燥，即得到利用生物质改性的钙基脱硫吸附剂。
本发明改性的机理在于，使用生物质改性后，可以显著改善吸附剂的表面形态，提高其比表面积；调整吸附剂的孔隙分布，加快SO2在产物层中的扩散；延长与SO2的接触时间，提高反应效率。从而，大大促进下列反应的发生
将生物质用于钙基脱硫吸附剂改性是生物质的一项全新的用途，是一项原创性的工作。本发明的添加剂是价廉易得可弃置的生物质，如废纸，树叶，稻草，草，麦杆，谷杆，玉米杆，高粱杆，木头，木质粉末等。作为添加剂原料的生物质，来源方便、易得、经济，是一种无毒、无害、无其他污染的绿色介质。吸附剂改性制备过程与传统方法相比，工艺简单，容易操作，能耗低(如不需要水热处理，不需搅拌，只是浸泡或浸渍、风干即可)。因此，投资成本非常低。同时，还可以更大限度地提高脱硫速度和脱硫效率。
对比实验证明经麦杆和树叶改性后的每克钙基吸附剂100％脱除SO2的时间分别约为60分钟和62分钟，而只有Ca(OH)2的吸附剂(可能含有少量CaO，以下用Ca(OH)2(CaO)表示)，100％脱除SO2的时间为30分钟，100％脱除时间延长了30分钟左右，时间延长一倍左右，从动力学上说，大大提高了钙基脱硫吸附剂对SO2的脱除速率。(具体实验数据参见实施例)
图1为麦杆改性钙基脱硫吸附剂与未改性钙基脱硫吸附剂的SO2吸收曲线对比图。图中，a曲线为麦杆改性钙基脱硫吸附剂的SO2吸收曲线，b曲线为未改性钙基脱硫吸附剂的SO2吸收曲线。
图2为树叶改性钙基脱硫吸附剂的SO2吸收曲线。
所有上述附图中，横坐标代表SO2吸收时间，纵坐标代表反应器出口SO2的浓度。
实施例1 麦杆改性钙基脱硫吸附剂的制备与脱硫实验改性钙基吸附剂的制备采用生物质麦杆为添加剂，粉碎，得到麦杆粉末(以下称麦杆粉)。取0.5克麦杆粉和10克CaO，加入到12ml水中，浸泡一定时间，取出，在空气中自然风干后，即得到改性钙基脱硫吸附剂。忽略H2O和CO2的重量，改性后的吸附剂中Ca(OH)2(CaO)占94.3％，麦杆粉占5.7％。以同样的方法制备未经麦杆改性的Ca(OH)2(CaO)吸附剂。各取1g样品分别进行脱硫实验。
脱硫条件温度为80℃，SO2的浓度为2600ppm，载气为N2，反应器为固定床反应器。
气体检测方法是FT-IR spectrometer(Vector Brouker)实验结果如图1所示，每克未经改性的Ca(OH)，(CaO)的吸附剂，100％脱除SO2的时间约为30分钟，而经麦杆改性后的每克钙基吸附剂100％脱除SO2的时间约为60分钟，100％脱除时间延长30分钟，时间延长一倍左右，从动力学上说，大大提高了钙基对SO2的脱除速率。另外，空白实验证明麦杆粉自身100％脱除SO2的时间几乎为0。由此可见，生物质是一类比较好的钙基改性添加剂。
实施例2 树叶改性钙基脱硫吸附剂的制备与脱硫实验改性钙基脱硫吸附剂的制备采用生物质树叶为添加剂，粉碎，得到树叶粉末(以下称树叶粉)。取2克树叶粉和8克CaO，加入到20ml水中，浸泡一定时间，取出，在空气中自然风干后，即得到改性钙基脱硫吸附剂。忽略H2O和CO2的重量，改性后的吸附剂中Ca(OH)2(CaO)占80％，树叶粉占20％。取1g样品进行脱硫实验。
脱硫条件温度为80℃，SO2的浓度为2029ppm，载气为N2，反应器为固定床反应器。
气体检测方法是FT-IR spectrometer(Vector Brouker)实验结果同实施例1，每克未经改性的Ca(OH)2(CaO)吸附剂100％脱除SO2的时间为30分钟(见图1)，而每克经树叶改性后的钙基吸附剂100％脱除SO2的时间约62分钟(见图2)，100％脱除时间延长32分钟，时间延长一倍左右，大大提高了钙基脱硫吸附剂对SO2的脱除速率。空白实验证明树叶粉自身100％脱除SO2的时间几乎为0。由此可见，以上生物质是一类比较好的钙基改性添加剂。
权利要求
1.一类改性钙基脱硫吸附剂，其特征在于其改性添加剂是生物质，所述生物质包括稻、麦、谷、玉米、高粱等农作物的茎、叶、根等，以及草，树叶，废纸，木头，木质粉末等生物质。
2.一种制备如权利要求1所述改性的钙基脱硫吸附剂的方法，依次包括以下步骤(1)将生物质处理成适于与脱硫吸附剂混合的形状，得到生物质材料；(2)将生物质材料和脱硫吸附剂浸渍或浸泡在水中，得到混合物；(3)将上述混合物自然风干、烘干或以其他方式干燥，即得到利用生物质改性的钙基脱硫吸附剂。
全文摘要
本发明公开了一类生物质改性钙基脱硫吸附剂及其制备。本发明的改性钙基脱硫吸附剂是以生物质作为添加剂,生物质包括稻、麦、谷、玉米、高粱等农作物的茎、叶、根等,以及草,树叶,废纸,木头,木质粉末等。制备方法是将生物质、钙基脱硫吸附剂浸渍或浸泡在水中后再干燥即可。本发明的改性添加剂生物质价廉易得;改性方法简单,能耗低,成本低;可以更大限度地提高脱硫速度和脱硫效率。
文档编号B01D53/50GK1327872SQ0111550
公开日2001年12月26日 申请日期2001年4月26日 优先权日2001年4月26日
发明者寇元, 尚洪山, 杨帆, 阎震 申请人:北京大学