燃煤烟气除汞吸附剂及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001 ]本发明属于锅炉燃烧污染物控制技术领域，涉及燃煤锅炉烟气除汞技术，具体涉及一种燃煤烟气除汞吸附剂及其制备方法和应用，用于解决燃煤锅炉烟气中汞排放控制的问题。
【背景技术】
[0002]随着人们对环境污染认识水平的不断提高，国家对于环境治理的逐渐深入，汞作为一种重要的重金属污染源也列入了监控日程。控制燃煤锅炉烟气汞排放的技术主要分为燃烧前、燃烧中及燃烧后三类方法，而燃烧后处理由于简单易行也成为了当前研究的重点，燃烧后处理主要是通过吸附剂吸收烟气中的汞以达到控制汞排放浓度的目的。目前投入商业运行的汞吸附剂主要是活性炭等碳基吸附剂，该类型吸附剂主要有以下特点:I)吸附效率较高、改性后的饱和吸附能力强;2)价格高；3)影响飞灰含碳量，并影响飞灰的回收利用(生产水泥);4)作用温度范围窄，能够保持高效率吸收汞的温度范围在100?170°C之间，低于或高于这个温度范围吸附效率就会大幅下降。针对这种情况，一些科研人员开始研究非碳基吸附剂，但是达到的吸附效率较低，且未能解决汞作用温度范围窄的缺陷。因此，寻找一种能够降低控污成本、价格低廉、提高汞吸附效率且适用温度范围广的吸附剂成为迫切需求。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种成本低廉、适用温度范围宽、吸附效率高的燃煤烟气除汞吸附剂及其制备方法和应用。
[0004]为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案:
一种燃煤烟气除汞吸附剂，所述燃煤烟气除汞吸附剂主要由活性物质氯化铜溶液对非碳基载体菱沸石改性后，经干燥、粉碎和煅烧制备得到。
[0005]上述的燃煤烟气除汞吸附剂中，优选的，所述燃煤烟气除汞吸附剂的适用温度范围为 25°C ?350°C，优选 50°C ?350°C。
[0006]作为一个总的发明构思，本发明还提供一种燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，所述制备方法主要通过氯化铜溶液对菱沸石进行改性，经干燥、粉碎和煅烧后，得到燃煤烟气除汞吸附剂。
[0007]上述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法中，优选的，包括以下步骤:
(1)将菱沸石与氯化铜溶液混合并搅拌，经反应后，得到改性菱沸石；
(2)将改性菱沸石进行干燥；
(3)将干燥后的改性菱沸石进行粉碎，得到改性菱沸石粉末；
(4)在惰性气体保护下，将改性菱沸石粉末进行煅烧，得到燃煤烟气除汞吸附剂。
[0008]上述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，所述干燥的温度为90°C?100°C，所述干燥的时间为I Oh?12h。
[0009]上述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，将干燥后的改性菱沸石粉碎为50?100目的粉末。
[0010]上述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法中，优选的，所述步骤(4)中，所述煅烧的温度为300°C?350°C，所述煅烧的时间为3h?5h。
[0011]上述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法中，优选的，所述氯化铜溶液的质量浓度为1%?10%，更优选的，所述氯化铜溶液的质量浓度为5%，该浓度下可达到最佳汞脱除效率。该技术方案中，菱沸石只要能够完全浸泡进入氯化铜溶液就可以，即氯化铜溶液的体积大于所浸入的菱沸石的体积即可。
[0012]作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的燃煤烟气除汞吸附剂或者上述的制备方法制得的燃煤烟气除汞吸附剂在燃煤锅炉烟气汞污染物处理中的应用。
[0013]本发明的原理在于:通过活性物质氯化铜对非碳基矿物菱沸石进行改性，并经过粉碎煅烧以提高活性点，从而提高汞吸附能力。
[0014]与现有技术相比，本发明的优点在于:
1、本发明的燃煤烟气除汞吸附剂为非碳基吸附剂，能够在25°C?350°C的宽温度范围内保持较高的吸附效率，吸附能力强，价格便宜，可有效解决现有技术中碳基汞吸附剂存在的多种缺陷。
[0015]2、本发明的制备方法采用市场上非常便宜易得的菱沸石，利用氯化铜溶液对菱沸石进行充分浸润，通过烘干和粉粹以增大与烟气接触的表面积，最后在衡定惰性气体高温下煅烧以脱除化学结合水、增加活性点，提高吸附能力，制得新型的非碳基燃煤烟气除汞吸附剂。
[0016]3、本发明的燃煤烟气除汞吸附剂主要应用于燃煤锅炉烟气汞污染处的处理中，在燃煤锅炉尾部多个位置均可喷入，并且由于不含碳不会影响粉煤灰的再次利用。
【附图说明】
[0017]图1为本发明实施例中不同质量浓度氯化铜溶液下吸附剂除汞效率随温度的变化。
【具体实施方式】
[0018]以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0019]以下实施例中所采用的材料和仪器均为市售。
[0020]实施例1:
一种本发明的燃煤烟气除汞吸附剂，主要由活性物质氯化铜溶液对非碳基载体菱沸石进行改性得到。
[0021]—种上述本实施例的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，包括以下步骤:
(I)取非碳基载体菱沸石放入钝化过的容器中，取质量浓度为5wt%的氯化铜溶液倒入容器中，保证溶液能够充分浸润菱沸石，放入磁力搅拌子，控制转速为300r/min，在磁力搅拌器上强力搅拌24个小时(室温)，随后再静置，得到改性菱沸石。
[0022](2)取出改性菱沸石后，用除盐水冲洗，将改性菱沸石放入90°C的烘箱干燥12小时。
[0023](3)取出干燥后的改性菱沸石，研磨成50?100目的粉末，得到改性菱沸石粉末。
[0024](4)在氮气保护下，将改性菱沸石粉末于300°C环境中煅烧4个小时，然后冷却至室温，得到燃煤烟气除汞吸附剂。
[0025]菱沸石的质量:氯化铜溶液的体积可以采用2.0g?2.5g: 2ml?2.2ml的比例，但不限于此，菱沸石只要能够完全浸泡进入氯化铜溶液就可以。
[0026]实施例2:
一种本发明的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，与实施例1基本相同，区别仅在于，氯化铜溶液的质量浓度为lwt%。
[0027]实施例3:
一种本发明的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，与实施例1基本相同，区别仅在于，氯化铜溶液的质量浓度为10wt%。
[0028]上述本发明制备的燃煤烟气除汞吸附剂均可应用于燃煤锅炉烟气汞污染物的处理。如图1所示，是实施例1?3不同质量浓度氯化铜溶液下制备的吸附剂除汞效率随温度的变化曲线，由图可知，本发明的除汞吸附剂均可适用于25°C?350°C的宽温度范围，且吸附能力强，吸附效率高，并且5%质量浓度的氯化铜溶液改性效果最好，当温度为25°C时，汞脱除效率可达95%左右，当温度达到350°C时，汞脱除效率仍然可以达到60%以上。
[0029]以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
【主权项】
1.一种燃煤烟气除汞吸附剂，其特征在于，所述燃煤烟气除汞吸附剂主要由活性物质氯化铜溶液对非碳基载体菱沸石改性后，经干燥、粉碎和煅烧制备得到。2.根据权利要求1所述的燃煤烟气除汞吸附剂，其特征在于，所述燃煤烟气除汞吸附剂的适用温度范围为25°C?350°C。3.—种燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法主要通过氯化铜溶液对菱沸石进行改性，经干燥、粉碎和煅烧后，得到燃煤烟气除汞吸附剂。4.根据权利要求3所述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (I)将菱沸石与氯化铜溶液混合并搅拌，经反应后，得到改性菱沸石； (2 )将改性菱沸石进行干燥； (3 )将干燥后的改性菱沸石进行粉碎，得到改性菱沸石粉末； (4)在惰性气体保护下，将改性菱沸石粉末进行煅烧，得到燃煤烟气除汞吸附剂。5.根据权利要求4所述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，所述干燥的温度为90°C?100C，所述干燥的时间为1h?12h。6.根据权利要求4所述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，将干燥后的改性菱沸石粉碎为50?100目的粉末。7.根据权利要求4所述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述煅烧的温度为300°C?350°C，所述煅烧的时间为3h?5h。8.根据权利要求3?7中任一项所述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述氯化铜溶液的质量浓度为I %?10%。9.根据权利要求8所述的燃煤烟气除汞吸附剂的制备方法，其特征在于，所述氯化铜溶液的质量浓度为5%。10.—种如权利要求1或2所述的燃煤烟气除汞吸附剂或者如权利要求3?9中任一项所述的制备方法制得的燃煤烟气除汞吸附剂在燃煤锅炉烟气汞污染物处理中的应用。
【专利摘要】本发明公开了一种燃煤烟气除汞吸附剂及其制备方法和应用。该燃煤烟气除汞吸附剂主要由活性物质氯化铜溶液对非碳基载体菱沸石改性后，经干燥、粉碎和煅烧制备得到。制备方法包括氯化铜溶液对菱沸石进行改性，然后干燥、粉碎和煅烧。本发明的燃煤烟气除汞吸附剂成本低廉、适用温度范围宽、吸附能力强、吸附效率高，可有效应用于燃煤锅炉烟气汞污染物的处理。
【IPC分类】B01D53/02, B01J20/18, B01J20/30
【公开号】CN105498688
【申请号】CN201610050107
【发明人】于鹏峰, 罗光前
【申请人】国家电网公司, 国网湖南省电力公司, 国网湖南省电力公司电力科学研究院, 湖南省湘电试验研究院有限公司
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2016年1月26日