本发明涉及石油焦的处理方法，具体涉及一种石油焦煅烧废气吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
在炼钢用的石墨电极或制铝、制镁用的阳极糊（融熔电极）时，为使石油焦（生焦）适应要求，必须对生焦进行煅烧。煅烧温度一般在1300℃左右，目的是将石油焦挥发分尽量除掉。这样可减少石油焦再制品的氢含量，使使油焦的石墨化程度提高，从而提高石墨电极的高温强度和耐热性能，并改善了石墨电极的电导率。煅烧焦主要用于生产石墨电极、炭糊制品、金刚沙、食品级磷工业、冶金工业及电石等，其中应用最广泛的是石墨电极。生焦不经锻烧可直接用于碳化钙作电石主料，生产碳化硅和碳化硼作研磨材料。也可直接作为冶金工业鼓风炉用焦炭或高炉墙衬炭砖，也可作铸造工艺用致密焦等。在生焦煅烧成煅烧焦的过程中，产生大量烟气，这些烟气含以二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮为主的污染物，除此之外，还有焦油粒子，烃类、co2、h2o、3，4—苯并芘等。
传统的烟气处理方法，主要包括固体吸收法和液体吸收法；固体吸收法主要通过氧化镁等与二氧化硫反应，将硫固化；其缺点是吸收率差，对很多烟气成分不能有效吸收。液体吸收法虽然吸收率较高，但由于需要高温烟气从塔顶收集并通过管道导入液体（一般采用氨水吸收）；其烟气具有酸腐性，因此，对设备要求高，成本非常高，一般中小型企业无法支撑其较高的成本，不适宜大面积推广应用。
因此，研究一种可以有效吸收烟气污染物的固体吸附剂成为本领域技术人员研究的重要课题之一。
技术实现要素：
本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种石油焦煅烧废气吸附剂及其制备方法和应用，实现以下发明目的：有效吸收石油焦煅烧废气中的二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮、焦油粒子、烃类、3，4—苯并芘，提高烟气污染物的吸收率。
为实现上述发明目的，采用以下技术方案：
一种石油焦煅烧废气吸附剂，以重量份计，包括以下组分：活性炭32-35份、椰壳纤维12-16份、纳米碳酸钙4.5-5.6份、石墨烯5.7-6.2份、季戊四醇1.2-1.8份、飞燕草甙0.6-0.9份、叶黄素0.15-0.32份、乙酸乙酯2-3份、钼酸铵1.2-1.6份、三聚磷酸钠2.3-2.9份。
所述的活性炭由椰壳活性炭、海泡石活性炭、杏核壳活性炭按照2:1:3的质量比组成；
所述的椰壳纤维：纤度为1.5～2dtex，纤维长度为80～90μm，含水量为6～7%；
所述的纳米碳酸钙：碳酸钙含量≥99%，含水率<0.3%，ph值9.0-10.0，盐酸不溶物<0.2%，密度为2.7mg/cm3,细度为3000目；所述的石墨烯：细度为30-50μm。
制备方法：
原材料准备：按照上述配方比例称量各原料组分，备用。
步骤1、活性炭的制备
将椰壳活性炭、海泡石活性炭、杏核壳活性炭按照2:1:3的质量比混合，研磨至100目，制得活性炭；
所述活性炭，中孔率达95.4-95.8%，水份含量4-5%、灰份2.3-2.7%、堆积密度385-388g/l、比表面积为1480-1520m2/g，平均孔径为3.5-4.2nm。
步骤2、活化
将活性炭与季戊四醇、飞燕草甙、叶黄素、乙酸乙酯混合均匀，用水制成分散液，分散液质量浓度为42-45%；将分散液加热至60-65℃，热处理5小时；蒸发脱水后，得到一次活化料，冷却至常温。
步骤3、二次活化
经过上述一次活化料，与二次活化剂混合均匀，然后在n2流量为40ml/min的氮气保护下，温度为160℃，活化40min，得到活化料；所述二次活化剂为钼酸铵、三聚磷酸钠的混合物，钼酸铵、三聚磷酸钠质量比例为12-16:23-29。
步骤4、制得成品
将步骤3制备的活化料与椰壳纤维、纳米碳酸钙、石墨烯混合；在1800rpm转速下混合40-50min，制得吸附剂成品。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下有益效果：
本发明吸附剂对二氧化硫的吸收率为95.3-96.7%，对二氧化氮的吸收率为89.3-94.3%，对一氧化氮的吸收率为99.4-99.5%，对焦油粒子的吸收率为99.8-99.9%，对烃类吸收率为99.8-99.9%，对3，4—苯并芘的吸收率为100%。具体实施方式
实施例1一种石油焦煅烧废气吸附剂
一种石油焦煅烧废气吸附剂，包括以下组分：活性炭32份、椰壳纤维16份、纳米碳酸钙4.5份、石墨烯6.2份、季戊四醇1.2份、飞燕草甙0.6份、叶黄素0.32份、乙酸乙酯2份、钼酸铵1.6份、三聚磷酸钠2.9份。
所述的活性炭由椰壳活性炭、海泡石活性炭、杏核壳活性炭按照2:1:3的质量比组成；
所述的椰壳纤维：纤度为1.5dtex，纤维长度为90μm，含水量为7%；
所述的纳米碳酸钙：碳酸钙含量≥99%，含水率<0.3%，ph值9.0-10.0，盐酸不溶物<0.2%，密度为2.7mg/cm3,细度为3000目；所述的石墨烯：细度为30μm。
制备方法：
原材料准备：按照上述配方比例称量各原料组分，备用。
步骤1、活性炭的制备
将椰壳活性炭、海泡石活性炭、杏核壳活性炭按照2:1:3的质量比混合，研磨至100目，制得活性炭；
所述活性炭，中孔率达95.4%，水份含量5%、灰份2.7%、堆积密度388g/l、比表面积为1480m2/g，平均孔径为4.2nm。
步骤2、活化
将活性炭与季戊四醇、飞燕草甙、叶黄素、乙酸乙酯混合均匀，用水制成分散液，分散液质量浓度为42%；将分散液加热至60℃，热处理5小时；蒸发脱水后，得到一次活化料，冷却至常温。
步骤3、二次活化
经过上述一次活化料，与二次活化剂混合均匀，然后在n2流量为40ml/min的氮气保护下，温度为160℃，活化40min，得到活化料；所述二次活化剂为钼酸铵、三聚磷酸钠的混合物，钼酸铵、三聚磷酸钠质量比例为16:29。
步骤4、制得成品
将步骤3制备的活化料与椰壳纤维、纳米碳酸钙、石墨烯混合；在1800rpm转速下混合40min，制得吸附剂成品。
实施例2一种石油焦煅烧废气吸附剂
一种石油焦煅烧废气吸附剂，包括以下组分：活性炭33份、椰壳纤维14份、纳米碳酸钙5.5份、石墨烯5.8份、季戊四醇1.5份、飞燕草甙0.8份、叶黄素0.25份、乙酸乙酯2.5份、钼酸铵1.4份、三聚磷酸钠2.6份。
所述的活性炭由椰壳活性炭、海泡石活性炭、杏核壳活性炭按照2:1:3的质量比组成；
所述的椰壳纤维：纤度为2dtex，纤维长度为85μm，含水量为6.5%；
所述的纳米碳酸钙：碳酸钙含量≥99%，含水率<0.3%，ph值9.0-10.0，盐酸不溶物<0.2%，密度为2.7mg/cm3,细度为3000目；所述的石墨烯：细度为40μm。
制备方法：
原材料准备：按照上述配方比例称量各原料组分，备用。
步骤1、活性炭的制备
将椰壳活性炭、海泡石活性炭、杏核壳活性炭按照2:1:3的质量比混合，研磨至100目，制得活性炭；
所述活性炭，中孔率达95.8%，水份含量4%、灰份2.3%、堆积密度385g/l、比表面积为1520m2/g，平均孔径为3.5nm。
步骤2、活化
将活性炭与季戊四醇、飞燕草甙、叶黄素、乙酸乙酯混合均匀，用水制成分散液，分散液质量浓度为45%；将分散液加热至65℃，热处理5小时；蒸发脱水后，得到一次活化料，冷却至常温。
步骤3、二次活化
经过上述一次活化料，与二次活化剂混合均匀，然后在n2流量为40ml/min的氮气保护下，温度为160℃，活化40min，得到活化料；所述二次活化剂为钼酸铵、三聚磷酸钠的混合物，钼酸铵、三聚磷酸钠质量比例为14:26。
步骤4、制得成品
将步骤3制备的活化料与椰壳纤维、纳米碳酸钙、石墨烯混合；在1800rpm转速下混合50min，制得吸附剂成品。
实施例3一种石油焦煅烧废气吸附剂
一种石油焦煅烧废气吸附剂，包括以下组分：活性炭35份、椰壳纤维12份、纳米碳酸钙5.6份、石墨烯5.7份、季戊四醇1.8份、飞燕草甙0.9份、叶黄素0.15份、乙酸乙酯3份、钼酸铵1.2份、三聚磷酸钠2.3份。
所述的活性炭由椰壳活性炭、海泡石活性炭、杏核壳活性炭按照2:1:3的质量比组成；
所述的椰壳纤维：纤度为1.8dtex，纤维长度为85μm，含水量为6.6%；
所述的纳米碳酸钙：碳酸钙含量≥99%，含水率<0.3%，ph值9.0-10.0，盐酸不溶物<0.2%，密度为2.7mg/cm3,细度为3000目；所述的石墨烯：细度为50μm。
制备方法：
原材料准备：按照上述配方比例称量各原料组分，备用。
步骤1、活性炭的制备
将椰壳活性炭、海泡石活性炭、杏核壳活性炭按照2:1:3的质量比混合，研磨至100目，制得活性炭；
所述活性炭，中孔率达95.5%，水份含量4.6%、灰份2.6%、堆积密度386g/l、比表面积为1490m2/g，平均孔径为3.9nm。
步骤2、活化
将活性炭与季戊四醇、飞燕草甙、叶黄素、乙酸乙酯混合均匀，用水制成分散液，分散液质量浓度为43%；将分散液加热至63℃，热处理5小时；蒸发脱水后，得到一次活化料，冷却至常温。
步骤3、二次活化
经过上述一次活化料，与二次活化剂混合均匀，然后在n2流量为40ml/min的氮气保护下，温度为160℃，活化40min，得到活化料；所述二次活化剂为钼酸铵、三聚磷酸钠的混合物，钼酸铵、三聚磷酸钠质量比例为12:23。
步骤4、制得成品
将步骤3制备的活化料与椰壳纤维、纳米碳酸钙、石墨烯混合；在1800rpm转速下混合45min，制得吸附剂成品。
经试验，将实施例1-3的吸附剂放入烟气吸收装置的填料层内，填料层高度为50cm，所述的烟气吸收装置位于石油焦煅烧废气排出口端；使石油焦煅烧产生的烟气能够顺利进入装有吸附剂的烟气吸收装置。检测烟气未经过烟气吸收装置的污染物含量，含有二氧化硫360μg/nm3、二氧化氮487μg/nm3、一氧化氮315μg/nm3、焦油粒子110μg/nm3、烃类88μg/nm3、3，4—苯并芘70μg/nm3。
检测经过烟气吸收装置后的废气中污染物的含量，检测结果如下表所示：
由上表可见，经本发明吸附剂吸附后二氧化硫含量为12-17μg/nm3、二氧化氮28-52μg/nm3、一氧化氮1.6-1.9μg/nm3、焦油粒子0.08-0.17μg/nm3、烃类0.12-0.21μg/nm3、3，4—苯并芘为0，有效吸收了石油焦煅烧废气中的污染物。
经计算可知，本发明吸附剂对二氧化硫的吸收率为95.3-96.7%，对二氧化氮的吸收率为89.3-94.3%，对一氧化氮的吸收率为99.4-99.5%，对焦油粒子的吸收率为99.8-99.9%，对烃类吸收率为99.8-99.9%，对3，4—苯并芘的吸收率为100%。
除特殊说明的外，本发明所述的百分数均为质量百分数，所述的比值均为质量比。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。