[发明专利]一种脱除烟气中汞的活性炭吸附剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除烟气中重金属的活性炭吸附剂及其制备方法，属于空气净化领域。

背景技术

煤炭作为我国的主要能源，其燃烧产生的烟气中含有大量的重金属，这些有害或潜在有害的微量元素将以不同的形式排放到大气中，造成一定程度的大气污染。尽管有害金属元素在煤中含量很低，但由于煤炭消耗量巨大，其对环境的危害不容忽视。1990年美国国会通过的空气净化条例修正案“清洁大气修正案”(CAAA)条例中，重点强化了金属有害气体污染物(HAP)的排放控制，主要有Hg、Cd、Pb、Cr和As等。在法案中列举的11种金属中，汞无论是在排放率还是在潜在危害性上都排在有毒金属的第一位。

煤中的汞主要以黄铁矿(FeS₂)作为载体，煤中其他硫化物或硒化物矿物(如闪锌矿)里也可能含汞。煤中所有形式的汞在锅炉燃烧器中均全部分解形成Hg⁰进入烟气，残留在底灰里的汞甚少(少于2％)。随着烟气向烟囱出口流动，烟气的温度逐步降低，部分Hg⁰可以与氧、氯等烟气组分发生反应生成二价汞化合物，还有部分汞凝结在亚微米级飞灰颗粒表面或被飞灰里的残碳吸收，由此导致煤中绝大部分汞在燃烧过程中被排入大气。在燃煤烟气中,汞主要以单质汞(Hg⁰)、二价汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hg(p))三种形式存在。

烟气脱汞方法大致可分为燃烧前脱汞、燃烧后脱汞和汞形态转化三方面。燃烧前脱汞的主要手段是改进煤的洗选技术；燃烧后脱汞主要包括改进燃煤电站现有大气污染物控制设备或者利用一些吸收剂(包括气相吸附剂)来吸附汞，如活性炭、飞灰、钙基类、沸石等固体吸收剂。其中活性炭、改性活性炭和活性炭纤维是研究和应用最广的吸附剂。

活性炭材料是一种重要的无定形碳素材料，为黑色多孔固体，化学性质稳定，孔道结构发达，具有巨大的比表面积，是一种优良的吸附剂，具有丰富的孔道结构和巨大的比表面积，已广泛地应用于各个领域。活性炭的来源广泛，可以利用任何含有碳的物质如木材、锯末、煤、果壳、骨头等作为原料制备。

目前对烟气中重金属的脱除技术主要是采用向烟气中喷入粉末状活性炭，以及将烟气通过颗粒活性炭吸附床。活性炭对重金属的吸附同时存在物理吸附和化学吸附。活性炭并不能直接吸附烟气中含量最高的Hg0，只能吸附烟气中的Hg2+，只有借助氧化剂将Hg0氧化为Hg2+后，才能对其进行有效的吸附，因此提高活性炭汞吸附效率的关键在于提高吸附过程中Hg0的氧化。

但是由于活性炭的孔径大小分布主要集中在微孔区，而微孔对于氧化剂分子而言太小，氧化剂难以进入到活性炭内部孔道，因此造成负载于活性炭的氧化剂仅仅沉积在表面。因此改变活性炭的孔径分布，改善氧化剂吸附性能是研究的方向之一。

CN104761018A公开了利用活性炭进行水处理的方法，包括如下步骤：在水处理工艺中选择活性炭进行水处理；所述活性炭按照如下标准选择：选择碘吸附值大于950mg/g且亚甲基蓝的吸附值大于200mg/g的活性炭；或者选择孔径不小于水处理中的有机物分子直径1.7倍的活性炭。

CN101121515A公开了一种脱汞专用活性炭的制造方法，其包括以下步骤：按一定重量百分比，将无烟煤、烟煤和MgO和/或MgSO₄，混合制粉，然后用制好的混合粉料，按一定重量百分比，将粉料，沥青，煤焦油与水充分混涅均匀，再经压机压成条状，然后经晾晒、炭化、活化、破碎/筛分后，取筛上成品，再用浓硫酸浸泡，硫酸洗涤回收后，用碱调节pH至4-8，最后烘干后筛分即成。

CN101844074A公开了一种烟气脱汞活性炭的制作方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：原料煤→绝氧干馏→磨粉→加煤焦油搅拌→挤条成型→炭化→活化→磨粉→浸渍→成品。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从脱除烟气中重金属尤其是汞的活性炭吸附剂及其制备方法，本方法通过对活性炭制备方法的改进，增加了活性炭中孔孔道的比例，提高了氧化剂负载能力和分散度，可以有效活性炭对于汞的吸附脱除能力，且本发明方法污染少，易于工业化应用。

一种用于脱除烟气中汞的活性炭吸附剂的制备方法，包括以下步骤：