专利名称：一种用于高效净化黑烟的非离子复配阳离子型表面活性吸收液及其配制方法
技术领域：
本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及大气污染控制方向中的湿法净化黑烟中的炭黑，特别是一种用于高效净化黑烟的非离子复配阳离子型表面活性吸收液。
背景技术：
我国的能源结构以煤炭为主，约占总能源结构的75%，我国还是陶瓷生产大国，燃煤陶瓷窑炉数量众多(据统计，仅陶瓷工业年耗能折算标准煤就有数千万吨)，且以中小型企业为主，生产规模小，燃烧技术水平不高，不能使煤完全燃烧，而煤的不完全燃烧会产生大量黑烟。黑烟的主要成分是炭黑和高分子碳氢化合物粒子，炭黑微粒是在窑炉煤颗粒周围的富燃料区中产生的，是煤的挥发分在高温缺氧条件下进行脱氢、裂化、键合等多种作用后形成的高碳碳氢化合物，是聚苯型烃类物质，其中有相当比例的强致癌物质；烟气中的碳氢化合物在一定条件下会引起光化学烟雾污染。同时，部分燃油企业(如以重油制备炭黑) 由于油料的不完全燃烧，也会排放出大量黑烟。作为黑烟的主要成分之一的炭黑，它是一种比表面积较大、粒径极小(平均粒径仅为约lOnm)的颗粒物，因此，一般的颗粒物净化方法很难将其有效净化。所以，陶瓷工业的兴起与发展在促进经济繁荣和社会发展的同时，也带来了严重的环境污染问题。黑烟中的炭黑能长时间漂浮于大气中，也可形成烟雾，且吸附了酸性物质的炭黑还具有腐蚀性，污染和腐蚀建筑物，不加以有效治理将严重污染大气环境，降低空气质量。 同时，因其富含孔隙及具有较大的比表面积而易于不断吸附大气中的其它有害物质，如多环芳烃、重金属微粒等，这些颗粒物因其粒径较小而可以随呼吸损害人类的呼吸系统，部分炭黑(及其吸附的其它有害物质)会进入人体的肺部甚至会深入至肺泡，严重危害人体健康。炭黑表面有一层焦油状物质，是疏水性的，不能被水有效润湿，所以，常规的湿式除尘脱硫技术不能有效消烟。如常用的水喷淋吸收法，因炭黑表面富有油性物质而呈现出疏水性，很难将其脱除；布袋法则因炭黑粒径极小也不能获得很好的黑烟净化效果。多数燃煤、燃油窑炉排放烟气中的烟尘和二氧化硫排放达标，而林格曼黑度未能达标，甚至超出排放标准几倍之多，其主要原因就是由于炭黑未能被有效净化而大量排放。表面活性剂溶液可以改善溶液对炭黑的润湿性能，当该溶液在废气净化装置中与炭黑接触时，可以去除烟气中的炭黑。表面活性湿法除黑烟主要利用含有表面活性剂吸收液的两种作用机制一是通过降低表面张力，提高炭黑粒子向吸收液中的运移能力；二是缩短炭黑粒子被润湿的时间，在有限的时间内提高炭黑颗粒物溶于吸收液的量。为脱除黑烟中的部分油性颗粒污染物，必须降低吸收液的表面张力，缩短颗粒物在吸收过程中的润湿时间。实际应用中多通过配制以表面活性剂、无机盐、增溶剂等多种物质为主体的吸收液，来降低吸收液的表面张力、缩短颗粒物在净化过程中的润湿时间，进而实现大幅增加湿法脱除黑烟中炭黑效率的目的。
理论研究表明，非离子表面活性剂由于在溶液中不是离子状态，所以稳定性高，且在降低水溶液的表面张力方面性能优异，尤其是在复配的非离子表面活性剂溶液中适当添加其它类型的表面活性剂、无机盐等，将获得表面张力值更低的溶液，基于此得到的吸收液比较适合用于湿法去除黑烟中的炭黑。针对现有湿法除尘技术的不足，本发明提供了一种具有高效净化工业窑炉、锅炉等排放黑烟的非离子复配阳离子型表面活性吸收液，并且提供了该吸收液的配制方法。该吸收液原料易得，配制方法简单，水溶性强，对黑烟净化装置无腐蚀性，运行费用低，可以循环利用，并且对燃煤炉窑黑烟中炭黑的脱除效率可达99%以上，适用于各种规模的黑烟排放企业。本发明的一种用于高效净化黑烟的非离子复配阳离子型表面活性吸收液，其组份的重量份组成为所述非离子表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯(9)醚(AE0-9，分子式为=C3tlH62Oici)和烷基酚聚氧乙烯(10)醚(0P-10，分子式为=C34H62O11)。所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，分子式为=C19H42NBr)。所述无机盐为氯化钠(NaCl)或者硫酸钠(Na2SO4)15所述增溶剂为乙醇(C2H5OH)。制备上述非离子复配阳离子型表面活性吸收液的方法，具体步骤为a)将非离子表面活性剂月桂醇聚氧乙烯(9)醚按质量比1 10 1000的比例溶于水中；b)将非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯(10)醚按质量比月桂醇聚氧乙烯(9) 醚烷基酚聚氧乙烯(10)醚=5 9 1的比例投入到a)所配制的溶液中；c)将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵按质量比月桂醇聚氧乙烯(9) 醚十六烷基三甲基溴化铵=1 1. 4 1的比例投入到b)所配的溶液中；d)将无机盐氯化钠或硫酸钠按质量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚氯化钠或硫酸钠 =10 15 1的比例投入到C)所配的溶液中；e)将增溶剂乙醇按质量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚乙醇=13 15 1的比例投入到d)所配制的溶液中，制得所述非离子复配阳离子型表面活性剂吸收液。本发明以非离子表面活性剂为主，加入阳离子表面活性剂后会大大提高混合溶液的表面活性，使吸收液和黑烟中炭黑的作用加强；无机盐作为电解质能大大的降低非离子表面活性剂的浊点，而且能聚集成更大的胶束，使吸收液能更吸附更多的炭黑粒子；而少量
发明内容
非离子表面活性剂阳离子表面活性剂无机盐增溶剂水
1份-12份； 0.5 份-10 份; 1份-20份； 1份-16份； 1000 份。乙醇的加入可以增加表面活性剂在水中的溶解量。按照此方法配制的吸收液表面张力比较低，可以高效净化黑烟。本发明的优势在于1、该吸收液易配制且性质稳定、对炭黑的润湿时间短、表面活性强、泡沫少，表面张力值低(如25°C时约为34mN/m)，适用于脱除黑烟中的炭黑等油性颗粒物，实验可得对炭黑的去除效率可达99%以上。2、该吸收液对黑烟净化设备无腐蚀，可循环利用，运行费用低。
具体实施例方式为了更好的解释本发明，以上通过实施例对本发明做进一步的说明，但并不以任何形式限制本发明的保护范围。实施例1本发明的非离子复配阳离子型表面活性吸收液的配制将9gAE0_9 溶于水 IOOOg 水中；a)将1. 5g OP-IO投入到a)所配制的溶液中；b)将7g CTAB投入到b)所配的溶液中；c)将8g NaCl投入到c)所配的溶液中；d)将7g C2H5OH投入到d)所配制的溶液中，制得所述非离子复配阳离子型表面活性剂吸收液。以某伞罩型除尘器在炭黑浓度为5000mg/m3、液气比为0. 4L/m3、空塔气速为3. 5m/ s的条件下，黑烟中炭黑的去除效率为99. 5%。实施例2本发明的非离子复配阳离子型表面活性吸收液的配制a)将 8g AE0-9 溶于水 IOOOg 水中；b)将1. Og 0P-10投入到a)所配制的溶液中；c)将6. 2g CTAB投入到b)所配的溶液中；d)将7g NaCl投入到c)所配的溶液中；e)将7g C2H5OH投入到d)所配制的溶液中，制得所述非离子复配阳离子型表面活性剂吸收液。以某伞罩型除尘器在炭黑浓度为5000mg/m3、液气比为0. 4L/m3、空塔气速为3. 5m/ s的条件下，黑烟中炭黑的去除效率为99. 4%。实施例3本发明的非离子复配阳离子型表面活性吸收液的配制a)将 5g AE0-9 溶于水 IOOOg 水中；b)将0. 7g 0P-10投入到a)所配制的溶液中；c)将5. 5g CTAB投入到b)所配的溶液中；d)将6g NaCl投入到c)所配的溶液中；e)将4g C2H5OH投入到d)所配制的溶液中，制得所述非离子复配阳离子型表面活性剂吸收液。
以某伞罩型除尘器在炭黑浓度为5000mg/m3、液气比为0. 4L/m3、空塔气速为3. 5m/ s的条件下，黑烟中炭黑的去除效率为99. 2%。
权利要求
1. 一种用于高效净化黑烟的非离子复配阳离子型表面活性吸收液，其特征是，其组份的重量份组成为
2.根据权利要求1所述非离子复配阳离子型表面活性吸收液，其特征是，所述非离子表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯(9)醚和烷基酚聚氧乙烯(10)醚。
3.根据权利要求1所述非离子复配阳离子型表面活性吸收液，其特征是，所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵。
4.根据权利要求1所述非离子复配阳离子型表面活性吸收液，其特征是，所述无机盐为氯化钠或硫酸钠。
5.根据权利要求1所述非离子复配阳离子型表面活性吸收液，其特征是，所述增溶剂为乙醇。
6.制备权利要求1-5之一所述非离子复配阳离子型表面活性吸收液的方法，其特征是，具体步骤为a)将非离子表面活性剂月桂醇聚氧乙烯(9)醚按质量比1 10 1000的比例溶于水中；b)将非离子表面活性剂烷基酚聚氧乙烯(10)醚按质量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚烷基酚聚氧乙烯(10)醚=5 9 1的比例投入到a)所配制的溶液中；c)将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵按质量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚 十六烷基三甲基溴化铵=1 1. 4 1的比例投入到b)所配的溶液中；d)将无机盐氯化钠或硫酸钠按质量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚氯化钠或硫酸钠= 10 15 1的比例投入到c)所配的溶液中；e)将增溶剂乙醇按质量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚乙醇=13 15 1的比例投入到 d)所配制的溶液中，制得所述非离子复配阳离子型表面活性剂吸收液。非离子表面活性剂阳离子表面活性剂无机盐增溶剂水1份-12份； 0.5份-5份; 1份-20份； 1份-16份； 1000 份。
全文摘要
本发明涉及环境保护技术领域，具体涉及大气污染控制方向中的湿法净化黑烟中的炭黑，特别是一种用于高效净化黑烟的非离子复配阳离子型表面活性吸收液。该吸收液是以非离子表面活性剂为主与，然后阳离子表面活性剂、无机盐、增溶剂按比例依次溶于水中得到。该吸收液原料易得，配制方法简单，水溶性强，对黑烟净化装置无腐蚀性，运行费用低，可以循环利用，并且对燃煤炉窑黑烟中炭黑的脱除效率可达99％以上，适用于各种规模的黑烟排放企业。
文档编号B01D47/00GK102172453SQ20111005298
公开日2011年9月7日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者曾光明, 李彩亭, 李珊红, 谢旭文, 赵亚培, 路培 申请人:湖南大学