[发明专利]同时脱除烟气中不同形态汞的吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种同时脱除烟气中不同形态汞的吸附剂及其制备方法与应用，制备方法，包括如下步骤：将生物质或生物质废弃物、含卤素塑料和钙基物质进行混合热解，即得吸附剂。生物质废弃物与含卤素塑料共热解过程中，加入钙基物质可以促进生物焦表面更多碱性基团的生成，而生物焦表面的碱性基团和含钙物质可以提高吸附剂对Hg²⁺的脱除性能。共热解过程中，加入的钙基物质可与HCl、HBr等卤素气体发生化学反应生成CaCl₂/CaBr₂，大幅减少含卤素气体的释放，而且可以促使生物焦吸附剂表面生成更多的含卤素脱汞活性位，提高吸附剂对Hg⁰的脱除性能。

技术领域

本发明属于城市固体废弃物资源化利用技术领域，具体涉及一种同时脱除 烟气中不同形态汞的吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而 不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人 员所公知的现有技术。

改革开放以来我国经济取得长足发展，城镇人口迅速增多，城市固体废弃 物(MSW)产量也呈逐年增长趋势，MSW对生态环境的影响是多方位的，一 些有害物质会进入大气、水体和土壤并参与生态循环，因此如何实现城市固体 废弃物的减量化和无害化处置已成为目前全社会关注的焦点。要加强城市垃圾 分类和固体废弃物处置，MSW按组分可分为有机废物和无机废物，有机废物 主要包括食物残渣、废弃木竹、纸张、塑料等，无机废物主要包括玻璃、金属 等不可燃物质。热解是一种具有广泛应用前景的有机固废资源化处置方式，热 解气经净化后可转化为电能或热能使用，热解油可作为化工原料或液态燃料使 用，热解焦可用在气体吸附、燃烧发电等多个领域，这种能量获取方式更为清 洁。但是MSW中含有大量的含卤素塑料(PVC和溴系阻燃塑料)，这两种含 卤素塑料的存在会给废弃物的热解处置带来较大困难，因为塑料热解过程中大 量卤素会以HCl、HBr等形式释放到气体中，造成设备腐蚀、环境污染等问题。

烟气中汞的存在形态有三种：单质汞(Hg⁰)、氧化态汞(Hg²⁺)和颗粒 汞(Hg^P)，其中Hg^P附着在飞灰表面可被除尘装置脱除，Hg²⁺易溶于水可被 湿法脱硫装置脱除，Hg⁰不溶于水且极易挥发故很难被脱除。目前活性炭喷射 技术(ACI)被认为是脱除烟气中Hg⁰最为成熟有效的方法，但是原始活性炭 存在吸附容量小、吸附速率低、喷射用量大的问题。基于此，大量学者采用含 卤素(Cl/Br/I)的化学试剂对原始活性炭进行浸渍改性以期提高其脱汞性能， 降低活性炭的喷射用量。Lee等使用HCl和KI溶液对褐煤基活性炭Norit 进行浸渍法改性，发现改性处理可大幅提升活性炭的脱汞性能，吸附汞 在活性炭表面的存在形态为HgCl_x、HgI_x；孙巍等探究了液溴改性活性炭的脱 汞性能及吸附动力学，发现溴改性使得活性炭的汞吸附容量和吸附速率均得到 显著提升，当溴负载量为0.33％时，汞吸附容量提升约80倍，相对吸附系数 提升约40倍。不利的是，ACI技术的使用成本较高，使其在发展中国家的普 及受到限制，这主要是因为：(1)改性活性炭的成本较高(原始活性炭的生产原料为煤炭，生产过程包括炭化、高温活化两个步骤)；(2)需要购买大 量化学试剂用于改性原始活性炭；(3)浸渍步骤相对繁琐耗时，导致生产成 本增加。针对这一问题，申请人前期公开了一种将城市固体废弃物中的含卤素 塑料与生物质混合共热解制备烟气脱汞生物焦吸附剂的方法 (CN201510220594.1)，取得良好的脱汞效果。