[发明专利]一种基于低温等离子体与活性炭纤维催化剂的二硫化碳脱除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于低温等离子体与活性炭纤维催化剂的二硫化碳脱除方法，属于工业废气处理技术领域。

背景技术

二硫化碳(Carbon disulfide-CS₂) 是一种恶臭有毒的易挥发有机物。大气中的CS₂的来源主要有两方面：一是工业废气的排放，这是最主要的来源；二是来自于自然界中动植物的腐烂分解产物。我国是生产和销售CS₂的大国，但因其工艺路线及设备相对较为落后，CS₂污染较为严重。在一些传统化工过程中，比如黏胶纤维生产过程中大量使用CS₂作为溶剂，因而产生大量含CS₂的废气。未经过处理的CS₂排放到大气中，可以通过光化学反应，在大气层中形成气溶胶，导致酸雨形成。CS₂亦可以通过呼吸和皮肤进人人体，作用于人体的各种器官，危及人们身体健康。

目前CS₂废气治理方法主要有吸附法、化学吸收转化法、催化水解法、光催化法、生物法及等离子体法。其中吸附法是利用活性炭、活性炭纤维（ACF）以及树脂等作为吸附剂，吸附行为均为物理吸附，从而实现CS₂的脱除。

中国专利CN1846847A将活性炭纤维在硫酸铜溶液中浸泡3小时，自然晾干，然后用硫酸铜浓度为12 wt%、粘黏合剂羧甲基纤维素浓度为3 wt%的溶液喷涂，95 ℃烘烤干燥，再用该溶液喷涂，95 ℃烘烤干燥，再进行3次喷涂和干燥，制得的活性炭纤维吸附剂对二硫化碳的去除率达96.4%，该方法操作较为复杂，且对二硫化碳的脱除效率也未达到100%。

中国专利CN105983295A提供了一种低温等离子体协同吸附处理工业废气的方法，该方法采用至少包含两组活性炭吸附单元和一组低密度低温等离子体单元对废气进行处理，两组活性炭吸附单元交替使用，同时引入热风对饱和的活性炭进行热脱附，并将产生的热脱附废气导入高密度低温等离子体单元净化处理，最终两路处理后的废气在总排放管路汇合，实验达标排放，该方法中低温等离子体仅用于活性炭吸附后的废气处理过程中，未充分利用低温等离子体的高能电子，直接将工业废气净化处理，能量利用率较低，影响了其经济性。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于低温等离子体与活性炭纤维催化剂的二硫化碳脱除方法，该方法通过将二硫化碳通入装有活性炭纤维催化剂的介质阻挡放电低温等离子体反应器中，利用低温等离子体中高能电子的作用，协同活性炭纤维催化剂的催化作用，使工业废气中的二硫化碳远远低于国家排放标准。

一种基于低温等离子体与活性炭纤维催化剂的二硫化碳脱除方法，具体步骤为：

（1）将木棉纤维、聚丙烯腈纤维或黏胶纤维置于温度为700~1000℃、氮气氛围中焙烧炭化处理60~150 min，冷却至室温得到活性炭纤维前驱体；

（2）将步骤（1）所得活性炭纤维前驱体置于温度为600~900℃、二氧化碳-氮气混合气体氛围中焙烧活化处理30~120min，冷却、研磨、过筛得到活性炭纤维载体A；

（3）将步骤（1）所得活性炭纤维前驱体与活化剂KOH颗粒混合均匀，然后置于温度为600~900℃、氮气氛围中焙烧活化处理30~120min，冷却至室温，采用去离子水洗涤至中性，干燥得到活性炭纤维载体B；

（4）通过浸渍法或溶胶凝胶法，在步骤（2）所得活性炭纤维载体A或步骤（3）所得活性炭纤维载体B上负载过渡金属盐，然后置于温度为300~600℃、氮气氛围中焙烧60~180 min得到活性炭纤维催化剂；其中过渡金属盐为Fe、Cu、Zn、Al、Ni或Co的硝酸盐，活性炭纤维催化剂中负载的过渡金属质量为载体质量的1~10%；

（5）将步骤（4）所得活性炭纤维催化剂置于低温等离子体反应器的放电区域内，设置输出电压和放电间隙，再将含二硫化碳的烟气通入低温等离子体反应器中进行二硫化碳的脱除反应，低温等离子体反应器的出口气体即为净化烟气，其中含二硫化碳的烟气流速为60~120mL/min；

所述步骤（2）二氧化碳-氮气混合气体中二氧化碳的体积分数为10~20%，二氧化碳-氮气混合气体的流速为20~60 mL/min；

所述步骤（3）活性炭纤维前驱体与活化剂KOH颗粒的质量比为1:(1~4)；

所述步骤（5）中输出电压为1~10 kV，放电间隙为3~9 mm；

所述步骤（5）中低温等离子体反应器为同轴式、板板式或针板式；