[發(fā)明專利]納米粒子表面修飾活性半焦復(fù)合脫硫脫硝劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910090260.1
• 申請日: 2009-08-04
• 公開（公告）號: CN101628202A
• 公開（公告）日: 2010-01-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王習東;煙征;張作泰;劉麗麗
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/60;B01J23/889;B01J23/10;B01J23/34;B01J23/745;B01J37/02;B01J20/20;B01J20/32
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張慶敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤化工技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種納米粒子表面修飾活性半焦復(fù)合脫硫脫硝劑及其制備工藝。

背景技術(shù)

國內(nèi)外對燃煤的硫污染開發(fā)出了許多治理的方法，按照工藝來分有干法、半干法和濕法三類。

濕法脫硫劑是目前世界上控制SO₂污染、防治酸雨危害的主要脫硫方法，主要包括：石灰/石膏法、氨水法、亞硫酸鈉循環(huán)法、氧化鎂-亞硫酸鎂法、海水法等。濕法脫硫技術(shù)具有技術(shù)成熟、脫硫效率高等優(yōu)點，但是，脫硫后的廢水的處理存在著如設(shè)備龐大、能耗高、成本大等問題。我國目前主要采用濕法脫硫技術(shù)，其中主要采用石灰/石膏法，雖然脫硫效率高、技術(shù)成熟，但存在著大量的問題：首先是在制備CaO時需要排出大量的CO₂，其脫硫劑的產(chǎn)品是石膏，由于質(zhì)地松散，因此脫硫石膏無回收經(jīng)濟價值而導致廢棄，堆放存儲的廢棄脫硫石膏占有大量的土地，同時容易釋放出有毒物質(zhì)，造成二次污染；再就是目前中國是缺硫大國，煙氣中的硫隨著生成石膏則被浪費掉。其他濕法脫硫技術(shù)雖然也存在著很多優(yōu)點，但是受經(jīng)濟、地域等影響，并沒有大量應(yīng)用。

半干法是在氣、液、固三相中脫除煙氣中二氧化硫的煙氣脫硫方法，脫硫產(chǎn)物為干粉狀。半干法主要有爐內(nèi)噴鈣加尾部增濕法、旋轉(zhuǎn)噴霧法、循環(huán)流化床和煙氣懸浮法等。這些方法各自都有自己的優(yōu)缺點，或脫硫效率較低、或運行費用較高等問題，其應(yīng)用有所限制。

干法脫硫技術(shù)是利用固體吸收劑通過氣-固吸附吸收作用脫除煙氣中二氧化硫的煙氣脫硫方法。與濕法脫硫工藝相比，干法脫硫工藝具有系統(tǒng)簡單、投資費用低、占地面積小、脫硫后煙氣的溫度高，有利于煙氣的排放等優(yōu)點，盡管干法脫硫技術(shù)也存在著缺點，例如脫硫效率和吸收劑的利用率較低，但通過一系列的改進研究，干法脫硫技術(shù)可以滿足目前環(huán)保要求。干法主要有氧化銅/氧化鋁法、氧化鐵復(fù)合金屬氧化物法、熔融鹽吸收法、活性炭基材料催化吸附法等。前幾種方法到目前由于存在低硫容、運行費用較高等缺點，尚未實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。

炭基脫硫技術(shù)具有工藝流程短、脫硫劑消耗少、投資少、脫硫副產(chǎn)品綜合利用相對簡單等優(yōu)點。因此，炭基脫硫技術(shù)吸引了各國廣泛的關(guān)注。脫硫劑是炭基脫硫技術(shù)的核心與關(guān)鍵，它決定了脫硫劑的脫硫效率和脫硫工藝流程。因此，炭基脫硫劑的研究成為炭基脫硫技術(shù)的研究重點和難點。

目前，已經(jīng)試驗和應(yīng)用的炭基脫硫劑包括：活性炭、活性炭纖維、炭分子篩、活性焦(半焦)、膨脹石墨等。一般來說，商業(yè)應(yīng)用的活性炭的共同特點是氧化所需要的表面含氧官能團不足，從而導致脫硫效率低下。因此，必須對活性炭的表面進行活化處理以改變表面的化學特性。在此基礎(chǔ)上，研究出的脫硫劑有含碘活性炭、含氮活性炭、活性碳纖維等。然而這些脫硫劑有各自的優(yōu)缺點，如使用壽命短而運行成本高(含碘或氮活性炭)，價格貴(活性碳纖維)，或者脫硫效率低等。因此，研制性價比高的炭基脫硫劑是關(guān)鍵。

已有的研究表明，在炭基脫硫劑比表面積較大的情況下，吸附在炭材料表面的二氧化硫的催化氧化往往控制著脫硫的效率，因此，如何提高炭基脫硫劑表面的催化氧化特性是提高脫硫效率的重要因素。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上所提到的炭基脫硫劑的缺點，研制出一種納米粒子表面修飾的活性半焦復(fù)合脫硫脫硝劑，其利用納米材料的高比表面積及其催化、氧化特性來提高脫硫效率，同時能夠催化氧化煙氣中的一氧化氮，從而起到脫硝的目的。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種納米粒子表面修飾活性半焦復(fù)合脫硫脫硝劑的制備方法。

本發(fā)明的一種納米粒子表面修飾的活性半焦復(fù)合脫硫脫硝劑，采用納米粒子與活性半焦復(fù)合而成，所述的納米粒子為CeO₂、MnO₂或Fe₂O₃中的一種或多種。

納米粒子其存在方式為半焦表面修飾的納米顆粒或納米線(納米線是一種納米尺度(10^-9米)的線)，其加入量為總重量的0.01-5％，優(yōu)選的為0.01-3％。

半焦是煤經(jīng)過低溫干餾(最終溫度約為700℃)的產(chǎn)品，這個過程也稱為煤的炭化過程。活性半焦或半焦催化劑是在炭化的基礎(chǔ)上再經(jīng)過活化處理得到的產(chǎn)品。目前對于活性半焦催化劑的制備既有從原料煤直接開始進行的，也有從已有的半焦或活性半焦進行進一步加工的。本發(fā)明所要求的復(fù)合脫硫脫硝劑直接利用工業(yè)活性半焦，通過納米表面修飾與活化而成。