[发明专利]一种用于沼气净化的飞灰基吸附材料的制备方法

说明书

本发明属于固体废弃物处置和沼气提纯净化领域，具体涉及一种用于沼气净化的飞灰基吸附材料的制备方法。本发明以焚烧飞灰为原料，采用球磨机粉碎并过筛，将飞灰置于立式管式炉中，于600～900℃通入富氮水溶液活化1～3小时，冷却后采用过量浸渍法负载碱/碱土金属氯化盐，旋蒸干燥后，即可获得飞灰基吸附材料。本发明制备的吸附材料不仅对沼气中CO₂和H₂S等杂质气体具有良好的协同脱除效果，而且具有原料价格低廉、制备工艺简单等特点，实现了飞灰的资源化利用和沼气的高效净化。

技术领域

本发明属于固体废弃物处置和沼气提纯净化领域，具体涉及一种用于沼气净化的飞灰基吸附材料的制备方法。

背景技术

沼气是有机物在厌氧条件下经微生物发酵产生的一种可燃性气体，其主要组分包括CH₄(50％～80％)和CO₂(20％～40％)，还含有少量的H₂S(0.5％～3％)、O₂、CO、N₂等。CO₂的存在会大大降低沼气的热值和能量密度，增加点火温度；而H₂S则是一种剧毒气体，不仅会在输运和存储过程中腐蚀管道、金属仪表等，而且燃烧后产生的SO₂会造成环境污染。因此，脱除沼气中CO₂和H₂S等杂质气体，是实现沼气安全高效利用的关键步骤。

目前，沼气净化技术很多，主要包括高压水洗法、物理吸收法、化学吸收法、膜分离法等。高压水洗法由于吸收剂(水)的选择性差、动力消耗高、设备庞大等因素，近年来应用较少；物理吸收法主要以低温甲醇法、碳酸丙烯酯法为主，吸收效果较好，但投资成本高、吸收剂损失大；化学吸收法主要以乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺等醇胺类溶剂为吸收剂，容易出现溶剂发泡及降解变质，且存在腐蚀性强、选择性低等不足；膜分离脱除CO₂和H₂S技术具有环境友好、操作安全等优点，但由于制膜工艺复杂、成本高、稳定性有待提高等因素而尚未实现工业化应用。

飞灰是煤、生物质和垃圾等焚烧过程中在烟气除尘净化系统收集得到的固体残余物，其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，同时含有一定量的CaO、MgO、Fe₂O₃、TiO₂、K₂O、Na₂O等碱性氧化物，对CO₂和H₂S等酸性气体具有一定的吸附作用。然而，飞灰比表面积较低，且碱性位点较少，进一步优化飞灰的结构特征和化学组成，是实现对沼气高效净化以及飞灰资源化利用的关键。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于沼气净化的飞灰基吸附材料的制备方法。

本发明所述方法，具体如下：

以焚烧飞灰为原料，采用球磨机粉碎并过筛，然后将飞灰置于立式管式炉中，于600～900℃通入富氮水溶液活化1～3小时，在惰性气氛下冷却至室温后，采用过量浸渍法于碱/碱土金属氯化盐溶液中超声浸渍1～3小时，最后旋蒸干燥，即可得到负载碱/碱土金属氯化盐的飞灰基吸附材料。

优选的，所述飞灰来源于煤、生物质、生活垃圾等焚烧。

优选的，所述球磨机粉碎是指采用球磨机干法球磨粉碎。

优选的，所述过筛是指筛选粒径小于等于0.20mm的飞灰；更优选的，筛选粒径小于等于0.15mm的飞灰。

优选的，所述富氮水溶液是指氨水、尿素水溶液、水合肼溶液等，溶液浓度为10～20wt％。

优选的，所述富氮水溶液的体积空速为10～30mL/(h·g)。

优选的，所述惰性气氛是指氮气、氩气、氦气气氛。