[發明專利]一種用于煙氣脫汞的改性磁性催化劑及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201010591206.8
• 申請日: 2010-12-16
• 公開（公告）號: CN102078797A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 莫建松;歐自偉;倪海波;吳忠標
• 申請（專利權）人: 浙江天藍環保技術有限公司;杭州天藍環保設備有限公司;吳忠標
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明屬于煙氣脫汞領域，尤其涉及一種改性磁性催化劑及其制備方法，以及使用該改性磁性催化劑對煙氣脫汞的應用方法。

背景技術

活性炭噴射法是一種較為成功的煙氣脫汞技術。在過去的二十年中，這種技術已經在美國和歐洲成熟的應用于廢棄物燃燒煙氣中控制汞，其主要原理為煙氣中氣相的汞與活性炭相接觸并且粘附與活性炭表面，而后隨著活性炭一起被FF或者ESP捕集，從而脫除煙氣中的汞。

在美國，活性炭噴射法廣泛的應用于燃煤電廠煙氣脫汞，根據現行汞排放控制法規已在17個州實施的現狀，以及對新建電廠的更為嚴厲法規執行趨勢，估計發電工業活性炭的年需求量將新增4億磅。

活性炭噴入后于飛灰混在一起，難以再生，同時影響飛灰品質。噴入活性炭顆粒在煙道中的停留時間很短，從噴入到被除塵裝置除去，僅有幾秒到幾十秒；活性炭吸附的汞含量遠遠低于飽和吸附量，導致活性炭的利用率很低。不可重復利用與極低的利用率，致使活性炭噴射脫汞技術的費用大增。美國環保署曾對活性炭噴射技術成本作過估計，按目前的技術水平達到90％的脫汞效率，每脫除1kg汞需花費US$11023～61728，其高昂的費用令國內的燃煤電廠望而生畏。此外普通的活性炭噴射法也只是將污染從煙氣中轉移至飛灰中，并未真正的將汞脫除出來。

因此尋找一種可以重復多次使用的活性炭，提高活性炭的利用率，可以極大的降低活性炭噴射技術的成本，并有可真正的將污染物汞從中脫除，有利于這項技術在國內的推廣與使用。

磁性活性炭在其他領域也有應用，用活性炭從氰化礦漿或溶液提取黃金已有數十年的歷史，由于活性炭質脆、易碎，部分已吸附黃金的炭粉隨著尾礦流失，造成黃金的損失，為避免炭粉的流失。發展了磁炭法即賦活性炭以磁性，在尾礦處加以磁場吸附具有磁性的碎活性炭，這樣就可減少黃金的流失。

對活性炭進行改性提高其吸附汞的能力，同時將所吸附的汞固定的方法，已有多篇專利。中國發明專利“一種用于脫汞的介孔賦硫活性炭及其制備方法”(申請號200810197620)，以SO₂為硫源，在溫度為300～850℃范圍內，是活性炭與SO₂發生表面反應，生成含硫表面官能團，同時使活性炭的部分微孔擴展為介孔，得到介孔賦硫活性炭。公開號為CN101497029A的中國發明專利“用于煙氣脫汞的吸附劑及其制備方法”，公開了一種采用硫磺通過熱沉淀獲得賦硫活性炭的方法。除此之外還有多篇關于活性炭賦溴的專利和文獻這里不再一一敘述。

根據文獻報道：如需脫除煙氣中86％的汞，噴入煙道中的活性炭與汞的比例需大于10000，煙氣中的汞量以20μg/m³計，則每方煙氣需投加0.2g活性炭，結合鍋爐的每小時數萬至數十萬煙氣量，一個鍋爐每年投加的活性炭的量是巨大的。而傳統的活性炭噴射法活性炭只能利用一次；噴射后混入飛灰的活性炭遠遠沒有達到對汞的飽和吸附量，仍然有脫汞的能力，這是一種資源的極大浪費；并且大量的添加活性炭會提高飛灰中的碳含量，而過高的碳含量會限制飛灰作為混凝土添加劑的商業應用；此外被活性炭吸附的汞仍然留著飛灰中，并未真正的脫除只是將其轉移，可能會造成二次污染。

發明內容

本發明提供了一種可重復使用的改性磁性催化劑及其制備方法，以及使用該改性磁性催化劑對煙氣脫汞的方法。

一種用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭，包括以下重量百分比的成分：50％～90％活性炭，5％～40％Fe₃O₄，其余為可溶性硫化物或溴化物。所述的可溶性的硫化物或溴化物優選為Na₂S或NaBr

所述的改性磁性活性炭的比表面積為150～1500m²/g，磁力均值為15～50J/(T·k·g)。

磁性活性炭的再改性主要采用溶液浸漬法，以避免高溫下利用鹵素、硫等單質改性時和磁性成分反應，消除活性炭的磁性。

一種如上所述的用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭的制備方法，包括以下步驟：

a)選用市售椰殼活性炭，將活性炭洗凈晾干后，在80～100℃下烘干。

b)將FeCl₃和FeSO₄按照[Fe²⁺]∶[Fe³⁺]＝0.5～2的比例，加入40～60℃的水，配制成質量分數為10～60％的混合溶液，容器應密閉并利用N₂隔絕空氣，防止亞鐵離子被氧化。

c)將步驟a)得到的活性炭顆粒倒入步驟b)得到的混合溶液中浸泡2～4小時。