[发明专利]一种用于焚烧烟气中氯代芳烃净化的秸秆基复合吸附剂

说明书

本发明涉及一种用于焚烧烟气中氯代芳烃净化的秸秆基复合吸附剂，应用于氯代芳烃类污染物的吸附脱除。该吸附剂以作物秸秆为原料，经过碱‑尿素预处理，采用接枝聚合工艺对天然秸秆表面进行改性。将改性后的秸秆与高比表面积的炭质材料按照一定比例混匀，最后通过挤压造粒，制得秸秆基复合吸附剂。与商业活性炭相比，制备的秸秆基复合吸附剂具有更好的吸附氯代芳烃的性能。

技术领域

本发明属于大气污染治理领域，具体涉及一种用于焚烧烟气中氯代芳烃净化的秸秆基复合吸附剂。

背景技术

焚烧烟气中二噁英等氯代芳烃类污染物具有高毒性和“致癌、致畸、致突变”的“三致效应”，对氯代芳烃的污染控制在国内外都已受到广泛关注。吸附法是去除焚烧烟气中氯代芳烃类污染物的主要手段，它是将氯代芳烃富集到吸附剂表面，从而达到从烟气中脱除的目的。吸附法的关键在于吸附剂的选择，活性炭因其具有较高的比表面积及发达的孔隙结构，已被广泛应用于脱除焚烧烟气中氯代芳烃类污染物。尽管活性炭具有吸附容量大、吸附效率高等显著优点，但目前用于吸附气体污染物的商业活性炭通常需要经过无氧焙烧和化学活化两个工艺制备得到，导致制备工艺复杂，成本较高；此外，吸附污染物饱和后的活性炭已被列入国家危险废物名录，处理同样需要较高成本。针对焚烧烟气中氯代芳烃类污染物的污染控制，开发高效、低成本的新型吸附材料已成为当前环境功能材料领域的研究热点之一。

农作物秸秆是农业生产的副产物，是一种可再生的生物质资源。随着我国农业能源结构的调整与集约化生产方式的推进，仅有少部分秸秆仍作为传统意义上的燃料、肥料和饲料得以利用，每年有大量秸秆被随意丢弃或露天焚烧，在引起大气污染、土地资源利用紧张的同时，又造成了生物质资源的浪费。近年来，农作物秸秆被研究用于制备新型生物质吸附材料，使用秸秆制备吸附材料的优势主要有：(1)材料本身多具有粗糙的外观和多孔的毛细管结构，二者皆有利于物理吸附。(2)由于其细胞壁聚合物中存在大量羟基，使其可发生酯化、醚化和接枝共聚等化学反应，对其进行改性和修饰，可以提高其对污染物的吸附选择性和吸附效率。当前已有许多基于秸秆改性的吸附材料在环境污染治理方面得到良好应用，专利(CN 106219657A)报道了一种改性生物质吸附剂及其制备方法和应用，该制备方法以秸秆为原料，在碱性条件下与环氧氯丙烷进行交联反应，交联产物再与三甲胺水溶液反应获得强碱性阴离子吸附剂，用于吸附去除富营养化水体中NO₃^-和PO₄^3-，在pH＝3-9之间都具有较好的吸附效果。专利(CN 107252678A)报道了一种巯基改性的木薯秸秆吸附剂及其制备方法和应用，该制备方法将木薯秸秆经粉碎、碱化及巯基改性制备出表面具有螯合功能基团的木薯秸秆吸附剂，提高了其吸附废水中重金属Cd²⁺的能力。专利(CN 106824125A)报道了一种高吸附性能的纤维素基复合材料的制备方法，该方法将纤维素做成微球状，同时在微球表面原位聚合吡咯单体，该专利制得的复合材料对废水中阴性染料刚果红的吸附高达237mg/g。但目前所报道的基于秸秆改性的吸附材料主要用于水体污染物的净化，未见用于吸附去除焚烧烟气中氯代芳烃类污染物的相关报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于焚烧烟气中氯代芳烃净化的秸秆基复合吸附剂及其制备方法，该方法基于对作物秸秆表面化学修饰的改性策略提高秸秆材料的芳香性及疏水性，进而提高其对烟气中氯代芳烃类污染物的吸附能力。同时以改性秸秆为主体吸附材料，混合少量具有较高比表面积(>500m²/g)的炭质材料，制备出秸秆基复合吸附剂，为解决焚烧烟气中氯代芳烃高效、低成本脱除及作物秸秆综合利用提供新的可能。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种用于焚烧烟气中氯代芳烃净化的秸秆基复合吸附剂，其特征在于，该吸附剂以作物秸秆为原料，经过碱-尿素预处理，同时选取苯乙烯与丙烯酸单体作为接枝单体，采用悬浮聚合法对秸秆进行改性。将改性后的秸秆与高比表面积的炭质材料按照一定比例混匀，改性后的秸秆的质量大于炭质材料的质量，最后通过挤压造粒，制成秸秆基复合吸附剂。