本发明属于污染物治理领域，具体涉及一种气相离子汞吸附材料及其制备方法。
背景技术：
汞不仅不是人体在生命活动所必须的物质，而且一种对人体具有严重生理和神经毒性的重金属污染物，它的对人体毒性具有长期性、累积性、不可逆性等特点。
目前汞主要通过气、水进入生态链中，从而进入人体内的，随着现代工业的发展，含汞废水直接排放和含汞废气未经过处理直接排放，导致了大量土壤、水源、空气、生物等被汞污染，最终进入人体内。由于气体态汞可通过空气直接进入人体，所以对于气体汞的治理是更为迫切的，技术上也是更为复杂、难度也是更高。
大气中汞的形态主要有三种：元素态汞(hg0)、氧化态汞(hg2+)和颗粒汞(hgp)，对于二价离子汞治理的方法，通常采用的办法是将气体二价汞转化为水溶性的二价汞，再通过水处理设备将液态汞除去，但是该方法投资大、处理效率低、运行成本高等缺点，另外也有用活性炭、沸石粉等吸附材料吸附气相离子汞的，但是由于是吸附材料导致，容易脱附，造成二次污染、吸附容量太低，无法到达排放标准、吸附饱和后吸附材料较难处理、需要配套大型的处理设备导致投资太大等缺点，也限制这些技术广泛有效的用于气态离子汞治理领域。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明提供了一种气相离子汞吸附材料及其制备方法，以蒙脱石粉、未膨胀珍珠岩粉、瓷粉、硝酸铈、羟丙基甲基纤维素为原料，经粉碎研磨、混炼、挤出成型、干燥、焙烧、硝酸改性，成功制备得到了对气相离子汞的吸附效率在90％以上的气相离子汞吸附材料。
本发明提供的一种气相离子汞吸附材料，包括以下重量份的原料：蒙脱石粉35-45份，未膨胀珍珠岩粉30-40份，瓷粉10-15份，硝酸铈5-10份，羟丙基甲基纤维素2-5份。
进一步地，所述气相离子汞吸附材料优选为包括以下重量份的原料：蒙脱石粉39份，未膨胀珍珠岩粉38份，瓷粉12份，硝酸铈8份，羟丙基甲基纤维素3份。
本发明还提供了所述气相离子汞吸附材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将配方量的各原料混合粉碎并研磨；
(2)将研磨后的原料与占其重量20-30％水混合，进行混炼得到泥料；
(3)泥料挤出成型，得到坯体；
(4)坯体干燥至水分含量在2.6％以下；
(5)将干燥好的坯体在920-1000℃的温度下进行焙烧，然后过筛；
(6)将步骤(5)中的筛留物在硝酸中进行密闭加热改性，，改性完成后干燥，即可得到所述气相离子汞吸附材料。
进一步地，所述步骤(1)中，研磨至粒度在325-400目。
所述步骤(2)中，在混炼机中进行混炼，混炼的时间为15-20分钟。
所述步骤(4)中，干燥的温度为80-120℃。
所述步骤(5)中，焙烧的时间为1-1.5h；所述过筛为过20目筛网，
所述步骤(6)中，所述硝酸的质量浓度为2～5％。
所述步骤(6)中，所述加热的温度为78-115℃；加热的时间为30～60min。
所述步骤(6)中，加热改性在反应釜中进行。在密闭的条件下，通过硝酸的腐蚀作用，在材料的表面和内部形成密集的气孔，以增加其比表面积和对气相离子汞的吸附效率。
本发明提供的气相离子汞吸附材料，其原料中的蒙脱石粉段稍后可提高材料的比表面积，未膨胀珍珠岩粉煅烧后可提高材料的孔容率，并与煅烧后的瓷粉配合作为硅骨架，而硝酸铈的加入可提高气相离子汞吸附材料的活性，增大其对气相离子汞的吸附效率。
与现有技术相比，本发明的气相离子汞吸附材料对气相离子汞吸附速度快、吸附容量高、除去率高、比表面积高、机械强度高、使用成本低、可通过吸附脱附汞进行再生和重复使用、使用无二次污染，适合被气相离子汞污染的气体的治理，且原材料来源广泛，易于生产，生产成本低。
具体实施方式
下面用具体实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不仅局限于以下具体实施例。
本发明性能测试方法为：1)气相离子汞吸附材料性能的测试条件为：内径10mm固定床反应器，入口混合气体含汞浓度为20mg/m3，空速为4000h-1，测试温度为30℃，气相离子汞吸附材料颗粒为2.5～5mm，气相离子汞吸附材料床层应尽量装填平整均匀，2)比表面积采用氮吸附法，
实施例1
一种气相离子汞吸附材料制备方法，包括以下步骤：
1)原料的研磨粉碎：将以下重量份数的各原料混合粉碎、研磨至325-400目：蒙脱石粉40份，未膨胀珍珠岩粉40份，瓷粉10份，硝酸铈8份，羟丙基甲基纤维素2份；
2)原材料的混炼：将在步骤1)混合研磨好的原料投入混炼机中，加入占步骤1)原料总重量30％的水混炼20分钟制备得到泥料；
3)坯体成型：将步骤2)制得的泥料挤出成型，剪切成3-5mm的长度；
4)坯体干燥：将步骤3)制得的坯体于120℃的温度下干燥至水分的重量百分比含量低于2.6％；
5)坯体烧成：将步骤4)干燥好的坯体在1000℃的温度下焙烧1-1.5h进行烧成，然后将烧成好的坯体过20目筛；
6)改性：将步骤5)制备好的材料在反应釜中用硝酸进行改性，硝酸浓度为5％，活化温度115℃，活化时间为30min。
将本发明制备得到的气相离子汞吸附材料按照上述方法进行性能测试，测试结果如下：
1)气相离子汞吸附材料除汞率为90.2％；
2)bet测试的比表面积为197.6m2/g。
实施例2
一种气相离子汞吸附材料制备方法，包括以下步骤：
1)原料的研磨粉碎：将以下重量份数的各原料混合粉碎、研磨至325-400目：蒙脱石粉40份，未膨胀珍珠岩粉44份，瓷粉10份，硝酸铈1份，羟丙基甲基纤维素5份；
2)原材料的混炼：将在步骤1)混合研磨好的原料投入混炼机中，加入占步骤1)原料总重量20％的水混炼15分钟制备得到泥料；
3)坯体成型：将步骤2)制得的泥料挤出成型，剪切成3-5mm的长度；
4)坯体干燥：将步骤3)制得的坯体于80℃的温度下干燥至水分的重量百分比含量低于2.6％；
5)坯体烧成：将步骤4)干燥好的坯体在920℃的温度下焙烧1-1.5h进行烧成，然后将烧成好的坯体过20目筛即可制得气相离子汞吸附材料。
6)改性：将步骤5)制备好的材料在反应釜中用硝酸进行改性，硝酸浓度为2-5％，活化温度78℃，活化时间为60min。
将本发明制备得到的气相离子汞吸附材料按照上述方法进行性能测试，测试结果如下：
1)气相离子汞吸附材料除汞率为94.5％
2)bet测试的比表面积为233.7m2/g。
实施例3
一种气相离子汞吸附材料制备方法，包括以下步骤：
1)原料的研磨粉碎：将以下重量份数的各原料混合粉碎、研磨至325-400目：蒙脱石粉39份，未膨胀珍珠岩粉38份，瓷粉12份，硝酸铈8份，羟丙基甲基纤维素3份；
2)原材料的混炼：将在步骤1)混合研磨好的原料投入混炼机中，加入占步骤1)原料总重量23％的水混炼17分钟制备得到泥料；
3)坯体成型：将步骤2)制得的泥料挤出成型，剪切成3-5mm的长度；
4)坯体干燥：将步骤3)制得的坯体于86℃的温度下干燥至水分的重量百分比含量低于2.6％；
5)坯体烧成：将步骤4)干燥好的坯体在965℃的温度下焙烧1-1.5h进行烧成，然后将烧成好的坯体过20目筛即可制得气相离子汞吸附材料。
6)改性：将步骤5)制备好的材料在反应釜中用硝酸进行改性，硝酸浓度为2.5％，活化温度87℃，活化时间为50min。
将本发明制备得到的气相离子汞吸附材料按照上述方法进行性能测试，测试结果如下：
1)气相离子汞吸附材料除汞率为98.9％
2)bet测试的比表面积为235.5m2/g。
比较例1
一种气相离子汞吸附材料制备方法，包括以下步骤：
1)原料的研磨粉碎：将以下重量份数的各原料混合粉碎、研磨至325-400目：蒙脱石粉44份，未膨胀珍珠岩粉43份，瓷粉10份，硝酸铈1份，羟丙基甲基纤维素2份；
2)原材料的混炼：将在步骤1)混合研磨好的原料投入混炼机中，加入占步骤1)原料总重量30％的水混炼20分钟制备得到泥料；
3)坯体成型：将步骤2)制得的泥料挤出成型，剪切成3-5mm的长度；
4)坯体干燥：将步骤3)制得的坯体于120℃的温度下干燥至水分的重量百分比含量低于2.6％；
5)坯体烧成：将步骤4)干燥好的坯体在1000℃的温度下焙烧1-1.5h进行烧成，然后将烧成好的坯体过20目筛；
6)改性：将步骤5)制备好的材料在反应釜中用硝酸进行改性，硝酸浓度为5％，活化温度115℃，活化时间为30min。
将本比较例制备得到的气相离子汞吸附材料按照上述方法进行性能测试，测试结果如下：
1)气相离子汞吸附材料除汞率为35.7％；
2)bet测试的比表面积为191.25m2/g。
比较例2
一种气相离子汞吸附材料制备方法，包括以下步骤：
1)原料的研磨粉碎：将以下重量份数的各原料混合粉碎、研磨至325-400目：蒙脱石粉44份，未膨胀珍珠岩粉43份，瓷粉10份，硝酸铈1份，羟丙基甲基纤维素2份；
2)原材料的混炼：将在步骤1)混合研磨好的原料投入混炼机中，加入占步骤1)原料总重量30％的水混炼20分钟制备得到泥料；
3)坯体成型：将步骤2)制得的泥料挤出成型，剪切成3-5mm的长度；
4)坯体干燥：将步骤3)制得的坯体于120℃的温度下干燥至水分的重量百分比含量低于2.6％；
5)坯体烧成：将步骤4)干燥好的坯体在1000℃的温度下焙烧1-1.5h进行烧成，然后将烧成好的坯体过20目筛；
将本比较例制备得到的气相离子汞吸附材料按照上述方法进行性能测试，测试结果如下：
1)气相离子汞吸附材料除汞率为50.09％；
2)bet测试的比表面积为100.33m2/g。
上述参照实施例对一种气相离子汞吸附材料及其制备方法进行的详细描述，是说明性的而不是限定性的，可按照所限定范围列举出若干个实施例，因此在不脱离本发明总体构思下的变化和修改，应属本发明的保护范围之内。