本发明属于烟气脱汞和吸附剂循环使用领域，涉及一种利用低温等离子体技术电离再生吸附剂的方法。
背景技术：
煤炭资源在未来相对较长时期内仍将是我国能源结构的重要组成，其带来的环境污染问题也将更为严峻，对煤炭清洁化利用的需求也更为迫切。重金属汞及其化合物的排放作为燃煤烟气中继烟尘、SO2和NOx后的第四大污染物，由于其在较强的大气中迁移、富集及潜在剧毒性，对环境和人类健康的危害日益彰显。因此，研发具有我国自主知识产权的燃煤电厂经济高效的脱汞技术，不仅能切实减少汞污染物对生态环境和人类健康的危害，而且是燃煤火力发电厂“超低排放”发展中不可分割的重要需求。
在现有的脱汞技术中，从脱汞效率、设备改造、运行操作及对现有设备影响程度等角度综合考虑，吸附剂烟气喷射技术被认为是目前最具工业应用前景的汞脱除技术，并已在城市固废焚烧装置上得到广泛应用。但目前的各种燃煤脱汞技术均没有实现脱汞吸附剂的再生利用，极大的降低了自然界宝贵资源的可利用率，可再生脱汞吸附剂的研究不仅可以解决汞污染问题，并且可以实现吸附剂的有效再利用。
技术实现要素：
发明目的：本发明提供一种可再生脱汞吸附剂的再生方法，再生后孔隙结构发达，具有更好的吸附效果，制备简单、可操作性强，成本低廉。
技术方案：本发明的可再生脱汞吸附剂的再生方法，包括以下步骤：
1)将脱汞吸附剂放入低温等离子反应器中，用石英棉固定脱汞吸附剂使其在再生过程中处于等离子放电区域中；
2)向反应器中通纯O2 5～30min后停止，用止水夹夹紧反应器的进气口和出气口，使吸附剂处于密封的纯O2环境中；
3)接通等离子反应器的电源，通过调节电源电压来控制等离子放电的输出功率，维持等离子放电功率为5～60W，等离子放电时长为1～20min；
4)断开电源，使吸附剂处于放电后活性气氛下反应作用2～10min后重复上述2)、3)步骤1～5次，最后断开电源，取出产物即为再生的吸附剂。
其中，脱汞吸附剂，即再生对象为MnxOy类的金属氧化物脱汞吸附剂。
所述步骤3)中，等离子放电气氛为纯O2、空气或其他含O2气氛。
所述低温等离子反应器的高压电极为不锈钢棒，阻挡介质为石英玻璃，接地电极为铝网。
低温等离子反应器为圆筒式低温等离子反应器。
本发明对脱汞吸附剂的再生方法的实施例中，将脱汞吸附剂置于圆筒式等离子再生反应器中，两端用石英棉塞在吸附剂的两端，防止吸附剂在再生的过程中移动到反应区外的位置，通入氧气将反应器中的空气排出并用止水夹夹住进出口的硅胶软管，将O2密封在反应器中，打开电源通过调节电压控制输出功率，在O2气氛下用等离子法再生后将吸附剂取出，放在固定床脱汞实验台上测试再生后的脱汞效率。
再生方法为圆筒式反应器低温等离子法再生，再生方法十分新颖，再生后的吸附剂很好地恢复了活性。
可再生脱汞吸附剂的选择要求如下：(1)孔隙结构较为发达，能够增大活性组分最大单层负载量，为气相汞的氧化吸附创造条件；(2)具有良好的稳定性和机械强度，在多次循环再生的过程中能够保持良好的物理化学性质与结构强度；(3)负载于载体上有利于脱汞的基团及有效组分不会在再生过程中丢失，或失活后可以通过热处理等手段恢复活性。因此，本发明使用机械强度较高且孔隙结构较为发达的Al2O3作为制备脱汞吸附剂的载体，负载较为活泼的锰氧化物作为活性组分。
有益效果：有现有技术相比，本发明有以下显著优点。
热再生法是目前研究最多、采用最广泛的一种脱汞吸附剂再生的方法。烟气中的汞以汞的化合物或汞齐的形式被吸附在吸附剂的表面，而形成的这些物质会在特定的温度下分解将汞重新释放出来，汞占据的活性位点也被重新释放出来，从而达到吸附剂再生的目的。但热再生过程中的较高温度会使吸附剂的表面结构受到一定程度的破坏，导致吸附剂吸附能力的下降及吸附剂失活。该方法使用局限性较大，且热再生对环境破坏较大、清洁性较差。
低温等离子体技术是利用两高压电极之间放电产生的高能电子，碰撞、分离气体分子产生大量的O和O3等活性自由基，活性自由基与吸附剂表面元素之间通过化学作用，使失去活性的吸附剂表面金属价态重新回到高价态从而恢复活性，同时低温等离子放电产生的高能电子仅作用在吸附剂表面几至几十个纳米厚度，不会使吸附剂的表面结构受到较大的损害，较好的保留了原有表面结构。金属氧化物吸附剂脱汞后，其表面的活性中心位点被吸附剂的汞占据造成吸附剂活性降低，经过等离子体放电作用，活性位点被释放出来，吸附剂恢复活性。等离子体再生法较为迅速，能达到快速脱除的目的，再生后吸附剂的原始表面结构保存较为完好，且再生方法更为节能和环保，低温等离子法再生脱汞吸附剂十分新颖并且具有创新性。
本发明再生的脱汞吸附剂孔隙结构发达，氧化铝上负载的锰氧化物活性较强对汞良好有较好的吸附效果，且该制备方法简单、可操作性强，相比于贵金属制备的可再生脱汞吸附剂，制备成本低廉，有良好的工业应用前景；本发明使用的等离子法对吸附后的脱汞吸附剂进行再生，该再生方法操作简单，能达到快速再生的目的，再生后的吸附剂表面结构没有受到破坏且吸附剂也较好地恢复了活性，对比失活前有较好吸附汞的效果，且用等离子法再生节能环保，十分有意义。用低温等离子法再生该脱汞吸附剂，不仅再生方法节能环保，而且实现了脱汞吸附剂的再利用避免了资源的浪费，实现了资源的合理利用，具有深远意义。
附图说明
图1为本发明低温等离子法再生的流程图；
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明的技术方案作进一步说明。
应用脱汞吸附剂进行脱汞，反应条件：固定床反应温度为150℃；反应总气流为2L/min，其中，Ф(O2)＝6％，其它配气全为N2，载汞氮气的流量为200mL/min，各路气体经过质量流量计逐步混合最后进入气体混合器充分混合后通入反应管；反应管为内径为8mm的石英管；进口汞浓度通过调节水浴温度控制在(65.0±5.0)μg/m3。
具体步骤：取石英棉平铺在反应管中，标定空白值作为入口汞浓度值；标定完空白值后，称取200mg的MnxOy/Al2O3脱汞吸附剂放在反应床上，待固定床反应温度稳定后切换到主路进行吸附剂脱汞性能测试。
第一次吸附的脱汞吸附剂在其脱汞效率降到60％后，从反应床中取出，待恢复到室温后不做任何处理放入固定床中进行第二次吸附；第二次吸附的脱汞吸附剂在其脱汞效率同样降到60％后，从反应床中取出，同样待恢复到室温后不做任何处理放入固定床中进行第三次吸附；第二次吸附后的脱汞吸附剂待脱汞效率降到40％，从固定床反应器中取出进行低温等离子再生处理。
需要说明的是，本发明再生处理的对象不限于上述脱汞反应产生的脱汞吸附剂废弃物。
本发明的对吸附剂进行再生处理方法，具体步骤如下：将失活的吸附剂全部放入到等离子反应器中，吸附剂两端用石英棉塞住将吸附剂固定在等离子放电区域内，反应器的两端用木塞塞住，等离子反应器中间是一根铁质的细棍，接电源的一段作为放电的一极，石英管反应器管外绕了一层铁丝网接电源的另一端并作为等离子放电的另一极，石英管上有一个进气口和出气口。再生前，向反应器中通入纯O2，通入5～30min的纯O2不仅将反应器中的空气全部赶出并使等离子反应室内充满纯O2气氛，用止水夹将进气口和出气口的硅胶软管夹紧，然后接通等离子放电的电源，通过调节等离子放电的电压来控制输出功率，使放电功率维持在5～60W。在等离子放电作用下进行1～20min，之后断开电源，让吸附剂在反应器内的活性气氛下反应2～10min。再将止水夹松开，重复上述再生步骤1～5次，取得的产物即为再生脱汞吸附剂。
用以下方法来评价低温等离子再生前后的吸附剂的脱汞性能，其脱汞性能通过对零价汞的脱汞效率来定义，具体的定义如下：
式中：为吸附剂对Hg0的脱除效率，％；为固定床入口处汞浓度，μg/m3；为固定床出口处汞浓度，μg/m3。
检测方法：在固定床反应器上进行汞吸附剂实验，评价脱汞吸附剂的性能，采用VM3000测汞仪来测量Hg0的浓度，每2min记录一个数据。
从以上对再生前后的吸附剂脱汞性能的评价对比可见，对失活后的脱汞吸附剂进行了低温等离子再生处理后，原来失活的吸附剂恢复了活性，说明低温等离子处理起到了对失活的吸附剂再生的效果，该再生方法新颖且可靠。
本发明再生方法的再生对象为MnxOy类的金属氧化物脱汞吸附剂；低温等离子体放电气氛为纯O2、空气或其他含O2气氛；再生所采用的为圆筒式低温等离子体反应器，其高压电极为不锈钢棒，阻挡介质为石英玻璃，接地电极为铝网，也可更换为其它类型的低温等离子体反应器。
上述实施例仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和等同替换，这些对本发明权利要求进行改进和等同替换后的技术方案，均落入本发明的保护范围。