[发明专利]化学改性壳聚糖吸附脱汞剂及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除燃煤电站烟气中Hg⁰的吸附剂及其制备工艺。

背景技术

电力工业污染物的排放已使环境日趋恶化。煤炭大量燃烧所释放的重金属、CO₂和酸雨等问题正严重危害着人类的健康生活。重金属汞(Hg⁰、Hg²⁺和Hg^p)的污染尤为严重；据报道，全世界每年向大气中排放的总汞量为4400～7500吨，其中很大一部分是由煤燃烧所排放的。存在于环境或生产中的汞及其化合物可经呼吸而由肺、经溶解而由皮肤、经饮食而由消化道等途径进入人体，还可由母体胎盘进入胎儿体内。汞中毒引起肾功能衰竭，并损害神经系统，是人体运动失调，听觉损害，语言障碍等，对其研究已成为环境问题的前沿问题。

目前研究的脱Hg⁰吸附剂主要为活性炭、飞灰和其他矿石类(沸石、蛭石和膨润土)物质，但脱除效率不高；而这些吸附剂经ZnCl₂、CuCl₂、KBr、KI和渗S等改性后能够大幅度提高其对汞的吸附量，但经济成本偏高。开发成本廉价且能有效脱除单质汞的吸附剂是目前研究的热点和难题。

壳聚糖(Chitosan，CTS)是一种储量极为丰富的天然碱性高分子多糖，多为虾、蟹甲壳提取物，是由甲壳素部分脱乙酰化衍生物。它无毒、无味、耐热、耐碱、耐腐蚀，兼容性宽，具有优良的生物亲和性，它由生物合成也可以被生物降解，是一种高科技绿色新材料，其分子中含有大量的-NH₂和-OH官能团，是重金属离子的良好吸附剂，被广泛的应用环保领域，尤其是水处理领域；另外壳聚糖还可以吸附硫酸、盐酸、I₂/KI溶液中的碘和Br₂/KBr溶液中溴离子。本发明中研制的碘(溴)和硫酸改性的壳聚糖吸附剂，脱Hg⁰能力强，价格低廉，是一种新型的环保型吸附剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于脱除燃煤烟气中Hg⁰的吸附剂，脱汞效率高，成本低廉，产物不产生二次污染，达到工业化应用要求。

一种用于脱除燃煤烟气中Hg⁰的吸附剂，包括壳聚糖、硫酸、以及碘化钾或溴化钾，其中壳聚糖、硫酸与碘化钾或溴化钾的质量比为(1～15)∶1∶(0.5～5)。

一种用于脱除燃煤烟气中Hg⁰的吸附剂的制备工艺，包括如下步骤：

首先，称取4-15重量份的壳聚糖，加入0.42-4重量份的浓硫酸和适量的去离子水，搅拌1～3h后，再加入1重量份的碘化钾或溴化钾，不断搅拌4～6h，静置10～15h后抽滤，烘箱中80～100℃烘干，即制得所述的吸附剂。

本发明所述的浓硫酸浓度为98％。

本发明在加入上述去离子水的同时还加入适量的无水乙醇。

本发明以改性膨润土和高分子化合物壳聚糖及其复合物为吸附剂，在模拟烟气(N₂+Hg⁰)氛围下研究对Hg⁰的吸附能力。实验结果显示，本发明吸附剂是一种高效、经济的脱汞吸附剂，具体体现在：

1.原料易购买，吸附剂易制备，成本低，性价比高；

2.吸附剂比表面面积小，但是其脱汞效率较高，说明进行的是一种化学反应；

3.脱汞吸附剂稳定性好；

4.脱汞吸附剂脱汞效率高，其中实施例中CTS-I-S-412型吸附剂最大脱汞效率可达到100％；

5.脱汞吸附剂为干态粉末，不使用水溶液，无二次污染。

发明内容

图1为N₂氛围汞吸附实验台架示意图；

图2为不同含量硫酸的溴改性CTS吸附剂的Hg⁰脱汞效率；

图3为不同含量硫酸的碘改性CTS吸附剂的Hg⁰脱汞效率。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1