[发明专利]一种可脱除高温烟气中重金属的掺杂氮化硼及其制备方法

说明书

本发明提供了一种可脱除高温烟气中重金属的掺杂氮化硼，包括掺杂物质以及氮化硼制备时所需的三聚氰胺、硼酸原料，该组分按照摩尔比分为掺杂物：0.1‑1mol，三聚氰胺：1‑5mol，硼酸：1‑5mol。同时还提供了该掺杂氮化硼的其制备方法。该方法在基于两步法制备多孔氮化硼的基础上在第一步前驱体制备时引入掺杂物质，制备出高比表面积，高孔隙率的多孔氮化硼材料，并且根据掺杂物质的不同对于高温烟气中的重金属具有不同的吸附选择性，具有优于非掺杂多孔氮化硼对于高温烟气中重金属的吸附能力。

技术领域

本发明提供了一种可脱除高温烟气中重金属的掺杂氮化硼，以及提供了该掺杂氮化硼的其制备方法。

背景技术

随着中国城市现代化的发展，我国的污水处理量逐年上升，污泥作为污水处理的副产物也随之增加。据统计，2018年我国污泥年产量约4000万吨(按含水率80％计)，且处理率不足30％。我国污泥中的重金属含量较高，一些相对突出的重金属如Zn可以达到几千ppm，均值可达到1450mg/kg。焚烧作为一种“减量化、无害化、资源化”效果最好的一种污泥处置的技术方式，在世界范围内发展迅速。我国环保部出台的《城镇污水处理厂污泥处理处置污染防治最佳可行技术指南(试行)》(2010年)中也明确把污泥焚烧作为我国污泥处理处置最佳可行技术之一。但是，在污泥焚烧过程中污泥中所含有的重金属元素也会迁移转化而富集在飞灰颗粒上或直接以气态析出从而危害我们的生存环境。因此。对焚烧烟气中的重金属进行有效脱除和控制是具有环保意义的重要举措。

目前在焚烧烟气的脱除和控制方面有很多方法。例如CN105879852A利用粉煤灰颗粒表面光滑，用酸氧化后表面较为粗糙，增大了比表面积，再经锰和铁掺杂后，团聚在其表面，对汞具有良好的催化性能，能将汞氧化并且牢牢吸附在粉煤灰表面，并且自身也会再次氧化，使吸附剂的活性保持稳定，继续发挥吸附作用。但是粉煤灰中本身就具有一定的金属元素，对高温烟气中重金属的吸附存在交互影响和吸附干扰。又如CN105148657A通过在活性炭吸附塔内采用若干活性炭填料层，使烟气通活性炭填料层，延长接触时间，增大接触面积，有效地去除烟气中的二恶英、重金属等有害物质，但是为了延长设备的使用寿命在喷淋塔后面加设烟气平衡塔，对经过碱洗的烟气进一步水洗，使烟气平衡至中性，减小了烟气对设备的腐蚀力。但是引入的水洗产生的废水需要再次进行处理，增加了一定的生产成本。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种脱除高温烟气中重金属的掺杂氮化硼的制备方法，该方法在基于两步法制备多孔氮化硼的基础上在第一步前驱体制备时引入掺杂物质，制备出高比表面积，高孔隙率的多孔氮化硼材料，并且根据掺杂物质的不同对于高温烟气中的重金属具有不同的吸附选择性，具有优于非掺杂多孔氮化硼对于高温烟气中重金属的吸附能力。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种可脱除高温烟气中重金属的掺杂氮化硼，包括掺杂物质以及氮化硼制备时所需的三聚氰胺、硼酸原料，该组分按照摩尔比分为掺杂物：0.1--1mol，三聚氰胺：1--5mol，硼酸：1--5mol。

进一步地，掺杂物为0.2mol，三聚氰胺为1mol，硼酸为2mol，

进一步地，该掺杂物为磷或者硫。

根据本发明的另一方面还提供了一种脱除高温烟气中重金属的掺杂氮化硼的制备方法，包括如下步骤，

步骤(1)：称取一定量上述组分配比的掺杂物、三聚氰胺和硼酸均匀混合并溶于水，然后将其放入恒温摇床中震荡使其溶解并保温8小时；

步骤(2)：将步骤(1)中配置的溶液停止震荡通过缓慢降温的方式降温至 20-30℃，有絮状物产生，抽滤后得到固体沉淀物；将得到的固体沉淀物通过冷冻干燥方式干燥24小时，得到实验需要的干燥掺杂前驱体；将得到的前驱体利用玛瑙研钵研磨，得到粉末状前驱体；