一种用于脱汞的废弃物衍生吸附剂制备方法及产品的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于城市生活废弃物资源利用技术领域，具体涉及一种用于脱汞的废弃物衍生吸附剂制备方法及产品。
【背景技术】
[0002]城市化进展加快，人民生活水平提高，城市生活废弃物清运量从2009年的1.57亿吨增加到2012年的1.71亿吨，如何更有效的处理废弃物成为当下比较重视的问题。目前，城市生活废弃物的处置方式主要包括填埋、堆肥和焚烧。废弃物填埋方式简单、投资少，但是占地面积大，对水和土壤会造成一定的污染。堆肥技术是最常用的生物处理技术，而堆肥处理废弃物的能力有限，难以满足日益增长的废弃物处理需求，并且这种处理方式同样会造成一定的污染。废弃物焚烧会产生大量的有毒气体，如二氧化硫、二噁英等有毒有机物，而且汞污染和氯污染也是比较严重的问题。因此，开发城市生活废弃物的处理处置和资源化新途径，对更好地实现城市生活废弃物的减量化、稳定化、无害化及资源化具有重要的意义。
[0003]目前，烟道活性炭喷射法(ACI)是目前燃煤电站减少汞排放最成熟可行的技术，目前，美国燃煤电厂已经普遍使用该法进行汞的排放控制，截止至2010年6月，美国已经有169个机组安装了或者计划安装汞污染物控制装置，其中155个是ACI技术。而喷射使用的商业脱汞活性炭都是经过溶液来化学改性形成的，化学改性方法主要有浸渍卤化物、硫化物、氧化物等，主要目的是改善吸附剂表面官能团以增加其化学吸附能力，以提高其吸附效率。文献[Ghorishi S B, Keeney R M, Serre S D, et al.Development ofa Cl—impregnated activated carbon for entrained-flow capture of elementalmercury [J]Environ.Sc1.Technol, 36:4454 - 4459, 2002.]中探宄了用 HCl 溶液来对商业DARCO活性炭进行改性，得到其脱未效率超过80%。文献[Zengqiang Tan, Lushi Sun, etal.Gas-phase elemental mercury removal by novel carbon-based sorbents[J].Carbon 50(2012)362 - 371]中用HN0#P ZnCl 2溶液对竹炭进行改性，发现改性后的活性炭脱除 Hg。的效率大于 90%。文献[Guoliang Li, Box1ng Shen, et al.Elemental mercuryremoval using b1char pyrolyzed from municipal solid waste[J].Fuel ProcessingTechnology 133(2015)43-50.]中用城市固体废弃物制作脱未活性炭，其步骤分为:炭化、活化、NH4Cl改性三步，得到其脱汞效率比未经改性的脱汞效率大幅提升。由此可见，城市固体废物中木竹类可以用于制备脱汞吸附剂，但是还需要经过卤化物等化学浸渍改性处理提高其脱除效率。
【发明内容】
[0004]针对现有技术的缺陷，本发明提供一种用于脱汞的废弃物衍生吸附剂制备方法及产品，其目的在于，一方面减少含卤素废弃物热解过程中的卤素释放，另一方面转化成汞吸附剂上有用的卤素，实现废弃物资源化和生成脱汞吸附剂的双重目的。
[0005]一种用于脱汞的废弃物衍生吸附剂制备方法，该方法具体为:将含卤素废弃物与生物质废弃物混合发生热解反应，含卤素废弃物中的卤素释放并固定于生物质废弃物上，生成用于脱汞的废弃物衍生吸附剂。
[0006]进一步地，所述齒素为Cl、Br中的任意一种。
[0007]进一步地，所述含卤素废弃物为废弃的PVC、溴化环氧树脂、废弃印刷电路板、电子产品塑料外壳中的任意一种。
[0008]进一步地，所述生物质废弃物为废弃纸张、废木、废竹、废棉中的任意一种。
[0009]进一步地，所述含卤素废弃物与生物质废弃物的质量比为1:1?1:9。
[0010]进一步地，所述热解反应中的热解温度为600°C?800°C，热解时间为1min?30mino
[0011]进一步地，所述含卤素废弃物和生物质废弃物均为粒径在0.5mm?1mm的粉末。
[0012]进一步地，所述含卤素废弃物为PVC，所述生物质类废弃物为废竹，PVC与废竹的质量比为1:3，所述热解温度为700°C，所述热解时间为lOmin，热解气氛为空气。
[0013]一种废弃物衍生吸附剂，按照上述方法制得。
[0014]本发明的技术效果体现在:
[0015]本发明中废弃物衍生脱汞吸附剂的制备方法，是通过含卤素废弃物(PVC、溴化环氧树脂、废弃印刷电路板、电子产品的塑料外壳等)以及生物质类废弃物(纸张、废木、废竹、废棉等)热解交互作用。具体优点有以下几点:
[0016]1.原料(纸张、木竹、PVC等)来源广泛，价格低廉，易于获得。且用废弃物来制作脱汞吸附剂有利于城市固体废弃物的资源化利用；
[0017]2.将PVC等中的Cl在热解过程中主要以HCl形式释放出的Cl，通过纸张固定下来，这不仅减少废弃物塑料在热解过程中Cl排放带来的环境污染问题，而且又在制得的吸附剂产品中引入C-Cl键，增加了废弃物衍生吸附剂对Hgtl的化学吸附作用，从而大大提高了脱汞性能，真正实现了 “废弃物资源化利用”这一措施(含Br废弃物与此类似)，尤其适用于烟气脱汞。
[0018]3.这种废弃物衍生吸附剂的生产工序简单，相对于传统的脱汞吸附剂制备(即炭化、活化、改性)减少了生产工序，因而节省了吸附剂制备能耗。
[0019]4.这种废弃物衍生吸附剂的制作时间较短(10?30min)，生产周期短，可以大幅提尚生广效率，使得单位时间内的生广量大幅提尚。
[0020]5.这种废弃物衍生吸附剂的制备方法，减少了后期改性所需的大量化学试剂，既省去了使用化学药品对设备的腐蚀问题，又节省了大量的化学药品所需的费用，从而整体降低了脱汞吸附剂的制造成本。
[0021]6.本方法可作为脱汞吸附剂制备方法，也可作为对含卤素废弃物的处理方法。该方法条件易控，实现了废弃物处理与资源化的和谐统一，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益，可实现废弃物衍生吸附剂的规模化生产。
【附图说明】
[0022]图1是废弃物衍生吸附剂制备方法工艺流程示意图；
[0023]图2是衍生吸附剂吸附机理图(以含Cl废弃物为例)。
【具体实施方式】
[0024]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0025]本发明提供了一种利用废弃物来治理烟气Hg°污染的方法，达到变废为宝的目的。本发明以生物质类废弃物与含卤素废弃物混合为原料，制备过程如图1所示:
[0026]选取生物质类废弃物与含卤素废弃物充分混合后，将混合物放在炉中进行热解。热解时，物料中的低分子物质先挥发出来，接着会发生热分解和热缩聚两类反应析出煤气和煤焦油，从而形成空隙结构。在此过程中生物质类废弃物与含卤素废弃物会发生热交互作用。以PVC和纸张的热交互作用为例分析:1.高温下PVC受热后释放的HCl与纸张中的纤维素(半纤维素)发生水解反应，从而将Cl固定在产物中，从而形成活性位点来吸附Hg°;2.纸张受热后分解形成高含碳量组分与PVC的多烯烃链作用，生成分子量更大、更稳定的化合物。由此交互作用而形成了含Cl的官能团，它作为活性位点在吸附过程中重要作用。通过表征，我们可以知道Hgtl被氧化成HgCl或HgCl2，而此时的含Cl官能团(C-Cl)中的Cl被反应掉，而形成Cl—，达到化学吸附的作用。通过实验可知，制备的吸附剂在高温下吸附Hgtl效率要远高于常温下吸附Hg效率而证明，说明此时起到吸附作用的主要是化学吸附，具体吸附机理如下。
[0027]Hg0(g)—Hg (ad)
[0028]Cl*+C-C — C-C-Cl
[0029]Hg°(ad)-e>C-C-Cl — HgCl+C-C
[0030]Hg0iad)-2e>2C-C-Cl — HgCl2+C_C
[0031]注:(:Γ为Cl在活性基团前驱体的废弃物存在形态。
[0032]含卤素废弃物中的卤素可为卤素族的任意一种，由于目前城市生活废弃物主要含Cl、Br,因此本发明应用更多地体现在含Cl、Br的废弃物，譬如PVC、溴化环氧树脂、废弃印刷电路板、电子产品的塑料外壳等等。
[0033]生物质废弃物可为废弃纸张、废木、废竹、废棉等等，其中废竹的效果最优。
[0034]含卤素废弃物的质量越大更有利于卤素的吸附热固定，但质量过大会导致卤素的吸附不完全，优选含卤素废弃物与生物质废弃物的质量比1:1?1:9，其中1:3最优。
[0035]生物质类废弃物与含卤素废弃物热解反应中，优选的热解温度为600°C?800°C，热解时间为1min?30min，可提供譬如氮气、氩气、空气、二氧化碳等气体为气氛。
[0036]为了使得生物质类废弃物与含卤素废弃物热解反应更充分，可以对含卤素废弃物和生物质废弃物进行破碎，让两者表面充分接触，可优选粒径在0.5mm?1mm的粉末。
[0037]与传统制备工艺相比，本发明实例中制备过程更为简单，在热交互作用中增加了Hgtl的吸附位点，因而减少了后期的溶液改性处理。
[0038]现以具体的废弃物衍生吸附剂及其制备方法为例，对本发明作进一步的详细说明。
[0039]实施例1
[0040]步骤1.选取粒径在0.5-10mm的PVC粉末与废弃纸张，将PVC与废弃纸张的质量选取为1:1，充分混合。