[发明专利]一种城镇垃圾热解处理过程中的脱砷吸附剂

说明书

本发明提供一种城镇垃圾热解处理过程中的脱砷吸附剂。该添加剂主要组分为纳米氧化铜及高岭土等，其中纳米氧化铜作为主要的活性成分，能显著增强高岭土对砷的化学吸附作用。制得的复合添加剂具有热稳定好，处理效率高的优点，实验表明相比其他复合添加剂，该添加剂吸附容量较高，并且综合了高岭土廉价易得的传统优点。

技术领域

本发明主要是降低城市生活垃圾热解气化产生的有毒废气中砷废气的含量，以达到无害化处理的目的，属于固体废弃物处理的领域。

背景技术

垃圾来源广泛，大部分为人们日常生活产生的垃圾，也包含有一部分污染大、难降解的危险废物，两者皆含有各种不同的重金属，如铅Pb、镉Cd、铬Cr、砷 As、铜Cu、锌Zn等。其中，砷是一种毒性很大的物质，对人的心肺、呼吸、免疫等系统都会造成不同程度的伤害，亚砷酸盐的半致死量为14mg/kg。垃圾的热解不可避免会造成这些重金属的释放危害人体健康。

目前，众多针对砷污染的治理分为土壤、水体以及气体砷的去除。气体砷的去除方式大体都是采用吸附或着氧化和吸附结合的形式。大量的研究集中在燃煤烟气或氧化性气氛下气体砷及其化合物的捕集，固体吸附剂在除去烟气中重金属的应用十分广泛，吸附剂的原料选取原则是廉价易得、吸附效果优秀且二次污染低。其多用于毒性较小、相对含量较高的重金属的捕集。相反观之在还原性气氛下如垃圾热解氛围中砷的存在与转化形式以及采用固体吸附剂去除砷的效果研究较少，其中的反应原理也是该领域的空白。

垃圾热解技术产生的污染物控制技术也分为三种，分别为：热处理前、热处理过程中及尾气处理技术。热处理前即将含金属含量较高的垃圾组分分拣出来，以减少其来源，该方式能有效回收一些贵金属等有用金属，但是需人工分拣，耗时耗财，处理成本较高；热解及气化气大部分采用焚烧的方式以热量的形式回收其能量，所需的尾气处理装置与焚烧类似，占地广、投资高。

高岭土作为一种天然吸附剂，其来源广泛，经济成本低，但是单纯的高岭土脱除还原态砷的能力较低，无法满足去除砷毒物的无害化要求。为提升吸附效果，通过物化手段等改性固体吸附剂以得到高效的固体吸附剂是常见的方法，但此类方法较简单且提升的去除效果有限。

发明内容

技术问题：

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供一种铜基高岭土复合脱砷吸附剂能显著增强砷的固留。

本发明的一种城镇垃圾热解处理过程中脱砷吸附剂的制备方法包括如下步骤：

步骤一、称取乙酸铜、氢氧化钠及高岭土，乙酸铜充分溶解于去离子水中，氢氧化钠溶解于5%的异丙醇溶液。铜溶液置于磁力搅拌器不断搅拌，同时向溶液中缓缓加入氢氧化钠的异丙醇溶液，充分搅拌后水浴陈化。离心过滤所得氢氧化铜沉淀，先用去离子水清洗，再用乙醇洗涤后于烘箱中于干燥，再放入到马弗炉中煅烧，研磨后记得纳米CuO粉末；将纳米CuO粉末加入到3%的十六烷基三甲基溴化胺水溶液中，在超声细胞粉碎机中超声分散形成CuO溶胶；

步骤二、将高岭土在烘箱中干燥，从烘箱中取出干燥后高岭土粉末加入到纳米CuO溶胶中。将混合溶液于超声波细胞粉碎机上超声，取出混合液搅拌。过滤洗涤三次后在烘箱中干燥。所得产品即为纳米CuO-高岭土纳米复合添加剂。

其中：

步骤一所描述的异丙醇溶液浓度为5%。

步骤一所描述的水浴温度为55~80℃，陈化时间为2~4h。

步骤一所描述的煅烧温度350℃~500℃，干燥时间为1~2h。

步骤二中高岭土与铜离子的比例为50~100。

步骤二中超声时间为12~20min，超声频率为15~40kHz。

步骤二中搅拌时间为10~25min，洗涤次数为3~5次，干燥温度为110~130℃。