[发明专利]一种用于高效净化黑烟的阳离子表面活性剂微泡型吸收液及其配制方法

说明书

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，特别是一种阳离子表面活性剂微泡型吸收液及其配制方法。

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10nm)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。

但是，一般的阳离子表面活性剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为唯一溶质制备的吸收液在脱除黑烟中的炭黑时易产生大量泡沫，直接影响到该表面活性剂吸收液的重复、长期使用，同时单独使用该表面活性剂配制高效净化黑烟中炭黑颗粒物的吸收液成本也较高，因此，针对该CTAB配制的表面活性剂吸收液不仅要考虑泡沫的消除，还要兼顾到成本的降低。

发明内容

针对现有吸收液使用时易产生泡沫、成本高的缺陷，提供一种用于高效净化黑烟中炭黑的低成本、微泡型吸收液及其配制方法。该吸收液原料易得，配制方法简单，水溶性强，无腐蚀性，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阳离子表面活性剂微泡型吸收液，其组分的重量份组成为：

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)。

所述阴离子表面活性剂为直链对位十二烷基苯磺酸钠(P-LDBS，分子式为：C₁₈H₂₉SO₃Na)。

所述无机盐为氯化钠或硫酸钠。

所述增溶剂为乙醇。

制备本发明的微泡型吸收液的方法，具体步骤为：在25℃-30℃下，先将阳离子表面活性剂按上述比例溶于水中，然后再将阴离子表面活性剂、无机盐、增溶剂依次按上述比例加入，混合均匀即可。

制备本发明的微泡型吸收液的方法，优选的步骤为：在25℃下，先将十六烷基三甲基溴化铵上述比例溶于水中，然后再将直链对位十二烷基苯磺酸钠、氯化钠或硫酸钠、乙醇依次按上述比例加入，混合均匀即可。