本發(fā)明涉及一種復(fù)合高活性脫汞吸附劑的制備方法，屬于脫汞吸附劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
汞的排放控制是繼可吸入顆粒物、硫氧化物、氮氧化物控制后的又一重點(diǎn)。為有效控制汞的污染問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外對(duì)汞的高效脫除方面已經(jīng)作了大量的研究。但我國(guó)
在燃煤汞排放的研究上才剛剛處于起步階段，對(duì)于燃煤排放汞的控制也只是處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，有關(guān)燃煤排放汞的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)也并沒(méi)有形成十分完整的體系。
燃煤是人為親污染的主要來(lái)源之一，燃煤煙氣中汞主要以單質(zhì)汞（HgG)、二價(jià)汞化合物（HgO， HgCl2)和顆粒態(tài)親三種形式存在，通過(guò)吸附、催化氧化等方法將氣態(tài)單質(zhì)Hg轉(zhuǎn)變?yōu)榭杀粷穹煔饷摿蛞约俺龎m系統(tǒng)捕獲的氧化態(tài)汞則可以促進(jìn)單質(zhì)汞的脫除。目前活性炭吸附劑在脫除重金屬方面的應(yīng)用得到了大量的研究，但是活性炭?jī)r(jià)格昂貴，尋找廉價(jià)高效的替代物勢(shì)在必行。單質(zhì)汞（Hg）由于其熔點(diǎn)低、高揮發(fā)性以及低水溶性的特性通常以汞蒸氣的形態(tài)存在，成為燃煤煙氣排放的汞中最難去除的形態(tài)。目前脫除單質(zhì)汞最有效脫方法是活性炭吸附法，但缺點(diǎn)是活性炭昂貴，導(dǎo)致運(yùn)行成本高。故研制開(kāi)發(fā)出高效、新型、低成本的吸附劑，替代傳統(tǒng)的商業(yè)活性炭具有重要的科學(xué)意義和應(yīng)用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題：針對(duì)目前向煙氣中噴入粉末狀活性炭，而且活性炭的利用率低、耗量大，使直接采用活性炭吸附法成本過(guò)高，吸附率低，活性低的問(wèn)題，提供了一種復(fù)合高活性脫汞吸附劑的制備方法，本發(fā)明將秸稈飛灰酸浸泡改性后再用氯化銅溶液浸泡改性，使得改性后的飛灰具有良好的吸附性，再對(duì)凹凸棒土處理改性后，并在凹凸棒土上負(fù)載氧化銅，使負(fù)載后凹凸棒土具有良好的催化性，提高汞氧化率，本發(fā)明制備得到的脫汞吸附劑不僅對(duì)汞有很高的氧化率，而且有良好的吸附率，將物理吸附和化學(xué)氧化相結(jié)合，使脫汞活性高，比傳統(tǒng)的活性碳具有更好的汞吸附能力和更長(zhǎng)有效吸附時(shí)間。
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
（1）稱取200～300g水稻秸稈，曬干后燃燒得秸稈飛灰，將秸稈飛灰粉碎5～10min后加入其質(zhì)量10～12倍自來(lái)水中，浸泡3～5h后抽濾得濾渣，并按質(zhì)量1:10將濾渣與濃度為0.5mol/L鹽酸混合，攪拌2～3h后過(guò)濾，得濾渣后放入烘箱中，在80～100℃溫度下干燥10～12h，得處理后的秸稈飛灰；
（2）稱取30～50g氯化銅加入1000～2000mL去離子水中，攪拌混合均勻后加入上述處理后的秸稈飛灰，加熱至80～90℃，保溫?cái)嚢?～2h，攪拌后冷卻至室溫，抽濾，得濾渣后放入烘箱中，在60～80℃溫度下干燥6～8h，得改性秸稈飛灰，備用；
（3）稱取150～250g凹凸棒土放入球磨機(jī)中球磨1～2h，球磨后得凹凸棒土粉末，將其按質(zhì)量比1:10與質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%鹽酸溶液混合，浸泡3～5h后抽濾，將濾渣用去離子水洗滌3～4次，洗滌后的濾渣按質(zhì)量比1:3與無(wú)水乙醇混合，并加入50～60mL正硅酸乙酯，攪拌混合30～40min后加入5～7g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，繼續(xù)攪拌1～2h后離心分離，得沉淀物后放入烘箱中，在80～100℃溫度下干燥3～5h，得改性凹凸棒土；
（4）將上述改性凹凸棒土按質(zhì)量比1:10與濃度為0.5mol/L硝酸銅溶液混合，超聲分散10～20min后得凹凸棒土懸浮液，浸泡20～22h后抽濾，得濾渣，將濾渣中放入烘箱中，在70～80℃溫度下干燥5～6h，干燥后放入坩堝中，放入管式爐中，以10～15℃/min升溫速率升溫至550～650℃，保溫煅燒3～4h，得煅燒物；
（5）將上述煅燒物與步驟（2）備用的改性秸稈飛灰按質(zhì)量比1:1混合，在500～700r/min轉(zhuǎn)速下攪拌混合3～5h，混合后即可得到復(fù)合高活性脫汞吸附劑。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：本發(fā)明制備得到的復(fù)合高活性脫汞吸附劑的粒徑為20～50mm，堆積密度為260.3～452.8kg / m3，抗壓強(qiáng)度為10.2～12.5MPa，比表面積為256.2～352.8m2/g，將本發(fā)明制備得到的吸附劑2～3g固定在吸附床中，在3～5L/min流量煙氣條件下進(jìn)行脫汞吸附實(shí)驗(yàn)，氧氣的濃度為4～6％，CO2的含量為8～10％，元素汞的濃度為16.8～18.8μg/L，吸附溫度為130～150℃，汞的吸附效率在93％以上。
本發(fā)明與其他方法相比，有益技術(shù)效果是：
（1）本發(fā)明以 CuCl2和CuO作為活性物質(zhì)，以改性飛灰和改性凹凸棒土為載體，制備得到吸附劑不僅對(duì)汞有很高的氧化率，而且有良好的吸附率；
（2）有良好的吸附率，脫汞活性高，對(duì)傳統(tǒng)的活性具有更好的汞吸附能力和更長(zhǎng)有效吸附時(shí)間。
具體實(shí)施方式
稱取200～300g水稻秸稈，曬干后燃燒得秸稈飛灰，將秸稈飛灰粉碎5～10min后加入其質(zhì)量10～12倍自來(lái)水中，浸泡3～5h后抽濾得濾渣，并按質(zhì)量1:10將濾渣與濃度為0.5mol/L鹽酸混合，攪拌2～3h后過(guò)濾，得濾渣后放入烘箱中，在80～100℃溫度下干燥10～12h，得處理后的秸稈飛灰；稱取30～50g氯化銅加入1000～2000mL去離子水中，攪拌混合均勻后加入上述處理后的秸稈飛灰，加熱至80～90℃，保溫?cái)嚢?～2h，攪拌后冷卻至室溫，抽濾，得濾渣后放入烘箱中，在60～80℃溫度下干燥6～8h，得改性秸稈飛灰，備用；稱取150～250g凹凸棒土放入球磨機(jī)中球磨1～2h，球磨后得凹凸棒土粉末，將其按質(zhì)量比1:10與質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%鹽酸溶液混合，浸泡3～5h后抽濾，將濾渣用去離子水洗滌3～4次，洗滌后的濾渣按質(zhì)量比1:3與無(wú)水乙醇混合，并加入50～60mL正硅酸乙酯，攪拌混合30～40min后加入5～7g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，繼續(xù)攪拌1～2h后離心分離，得沉淀物后放入烘箱中，在80～100℃溫度下干燥3～5h，得改性凹凸棒土；將上述改性凹凸棒土按質(zhì)量比1:10與濃度為0.5mol/L硝酸銅溶液混合，超聲分散10～20min后得凹凸棒土懸浮液，浸泡20～22h后抽濾，得濾渣，將濾渣中放入烘箱中，在70～80℃溫度下干燥5～6h，干燥后放入坩堝中，放入管式爐中，以10～15℃/min升溫速率升溫至550～650℃，保溫煅燒3～4h，得煅燒物；將上述煅燒物與備用的改性秸稈飛灰按質(zhì)量比1:1混合，在500～700r/min轉(zhuǎn)速下攪拌混合3～5h，混合后即可得到復(fù)合高活性脫汞吸附劑。
實(shí)例1
稱取200g水稻秸稈，曬干后燃燒得秸稈飛灰，將秸稈飛灰粉碎5min后加入其質(zhì)量10倍自來(lái)水中，浸泡3h后抽濾得濾渣，并按質(zhì)量1:10將濾渣與濃度為0.5mol/L鹽酸混合，攪拌2h后過(guò)濾，得濾渣后放入烘箱中，在80℃溫度下干燥10h，得處理后的秸稈飛灰；稱取30g氯化銅加入1000mL去離子水中，攪拌混合均勻后加入上述處理后的秸稈飛灰，加熱至80℃，保溫?cái)嚢?h，攪拌后冷卻至室溫，抽濾，得濾渣后放入烘箱中，在60℃溫度下干燥6h，得改性秸稈飛灰，備用；稱取150g凹凸棒土放入球磨機(jī)中球磨1h，球磨后得凹凸棒土粉末，將其按質(zhì)量比1:10與質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%鹽酸溶液混合，浸泡3h后抽濾，將濾渣用去離子水洗滌3次，洗滌后的濾渣按質(zhì)量比1:3與無(wú)水乙醇混合，并加入50mL正硅酸乙酯，攪拌混合30min后加入5g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，繼續(xù)攪拌1h后離心分離，得沉淀物后放入烘箱中，在80℃溫度下干燥3h，得改性凹凸棒土；將上述改性凹凸棒土按質(zhì)量比1:10與濃度為0.5mol/L硝酸銅溶液混合，超聲分散10min后得凹凸棒土懸浮液，浸泡20h后抽濾，得濾渣，將濾渣中放入烘箱中，在70℃溫度下干燥5h，干燥后放入坩堝中，放入管式爐中，以10℃/min升溫速率升溫至550℃，保溫煅燒3h，得煅燒物；將上述煅燒物與備用的改性秸稈飛灰按質(zhì)量比1:1混合，在500r/min轉(zhuǎn)速下攪拌混合3h，混合后即可得到復(fù)合高活性脫汞吸附劑。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：本發(fā)明制備得到的復(fù)合高活性脫汞吸附劑的粒徑為20mm，堆積密度為260.3kg / m3，抗壓強(qiáng)度為10.2MPa，比表面積為256.2m2/g，將本發(fā)明制備得到的吸附劑2g固定在吸附床中，在3L/min流量煙氣條件下進(jìn)行脫汞吸附實(shí)驗(yàn)，氧氣的濃度為4％，CO2的含量為8％，元素汞的濃度為16.8μg/L，吸附溫度為130℃，汞的吸附效率在94％。
實(shí)例2
稱取250g水稻秸稈，曬干后燃燒得秸稈飛灰，將秸稈飛灰粉碎8min后加入其質(zhì)量11倍自來(lái)水中，浸泡4h后抽濾得濾渣，并按質(zhì)量1:10將濾渣與濃度為0.5mol/L鹽酸混合，攪拌2.5h后過(guò)濾，得濾渣后放入烘箱中，在90℃溫度下干燥11h，得處理后的秸稈飛灰；稱取40g氯化銅加入1500mL去離子水中，攪拌混合均勻后加入上述處理后的秸稈飛灰，加熱至85℃，保溫?cái)嚢?.5h，攪拌后冷卻至室溫，抽濾，得濾渣后放入烘箱中，在70℃溫度下干燥7h，得改性秸稈飛灰，備用；稱取200g凹凸棒土放入球磨機(jī)中球磨1.5h，球磨后得凹凸棒土粉末，將其按質(zhì)量比1:10與質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%鹽酸溶液混合，浸泡4h后抽濾，將濾渣用去離子水洗滌3次，洗滌后的濾渣按質(zhì)量比1:3與無(wú)水乙醇混合，并加入55mL正硅酸乙酯，攪拌混合35min后加入6g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，繼續(xù)攪拌1.5h后離心分離，得沉淀物后放入烘箱中，在90℃溫度下干燥4h，得改性凹凸棒土；將上述改性凹凸棒土按質(zhì)量比1:10與濃度為0.5mol/L硝酸銅溶液混合，超聲分散15min后得凹凸棒土懸浮液，浸泡21h后抽濾，得濾渣，將濾渣中放入烘箱中，在75℃溫度下干燥5.5h，干燥后放入坩堝中，放入管式爐中，以13℃/min升溫速率升溫至600℃，保溫煅燒3.5h，得煅燒物；將上述煅燒物與備用的改性秸稈飛灰按質(zhì)量比1:1混合，在600r/min轉(zhuǎn)速下攪拌混合4h，混合后即可得到復(fù)合高活性脫汞吸附劑。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：本發(fā)明制備得到的復(fù)合高活性脫汞吸附劑的粒徑為35mm，堆積密度為368.8kg / m3，抗壓強(qiáng)度為11.6MPa，比表面積為300.5m2/g，將本發(fā)明制備得到的吸附劑2.5g固定在吸附床中，在4L/min流量煙氣條件下進(jìn)行脫汞吸附實(shí)驗(yàn)，氧氣的濃度為5％，CO2的含量為9％，元素汞的濃度為17.8μg/L，吸附溫度為140℃，汞的吸附效率在95％。
實(shí)例3
稱取300g水稻秸稈，曬干后燃燒得秸稈飛灰，將秸稈飛灰粉碎10min后加入其質(zhì)量12倍自來(lái)水中，浸泡5h后抽濾得濾渣，并按質(zhì)量1:10將濾渣與濃度為0.5mol/L鹽酸混合，攪拌3h后過(guò)濾，得濾渣后放入烘箱中，在100℃溫度下干燥12h，得處理后的秸稈飛灰；稱取50g氯化銅加入2000mL去離子水中，攪拌混合均勻后加入上述處理后的秸稈飛灰，加熱至90℃，保溫?cái)嚢?h，攪拌后冷卻至室溫，抽濾，得濾渣后放入烘箱中，在80℃溫度下干燥8h，得改性秸稈飛灰，備用；稱取250g凹凸棒土放入球磨機(jī)中球磨2h，球磨后得凹凸棒土粉末，將其按質(zhì)量比1:10與質(zhì)量分?jǐn)?shù)5%鹽酸溶液混合，浸泡5h后抽濾，將濾渣用去離子水洗滌4次，洗滌后的濾渣按質(zhì)量比1:3與無(wú)水乙醇混合，并加入60mL正硅酸乙酯，攪拌混合40min后加入7g硅烷偶聯(lián)劑KH-570，繼續(xù)攪拌2h后離心分離，得沉淀物后放入烘箱中，在100℃溫度下干燥5h，得改性凹凸棒土；將上述改性凹凸棒土按質(zhì)量比1:10與濃度為0.5mol/L硝酸銅溶液混合，超聲分散20min后得凹凸棒土懸浮液，浸泡22h后抽濾，得濾渣，將濾渣中放入烘箱中，在80℃溫度下干燥6h，干燥后放入坩堝中，放入管式爐中，以15℃/min升溫速率升溫至650℃，保溫煅燒4h，得煅燒物；將上述煅燒物與備用的改性秸稈飛灰按質(zhì)量比1:1混合，在700r/min轉(zhuǎn)速下攪拌混合5h，混合后即可得到復(fù)合高活性脫汞吸附劑。
本發(fā)明的應(yīng)用方法：本發(fā)明制備得到的復(fù)合高活性脫汞吸附劑的粒徑為50mm，堆積密度為452.8kg / m3，抗壓強(qiáng)度為12.5MPa，比表面積為352.8m2/g，將本發(fā)明制備得到的吸附劑3g固定在吸附床中，在5L/min流量煙氣條件下進(jìn)行脫汞吸附實(shí)驗(yàn)，氧氣的濃度為6％，CO2的含量為10％，元素汞的濃度為18.8μg/L，吸附溫度為150℃，汞的吸附效率在98％。