[發(fā)明專利]一種粉煤灰基中溫煤氣脫汞吸附劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310488642.6
• 申請(qǐng)日: 2013-10-18
• 公開（公告）號(hào): CN103657584A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓麗娜;王建成;李德奎;任秀榮;常麗萍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 太原理工大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/10
• 分類號(hào): B01J20/10;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 太原晉科知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及粉煤灰綜合利用領(lǐng)域和中溫煤氣凈化領(lǐng)域，具體涉及一種亞臨界或超臨界水熱合成法制備的粉煤灰基吸附劑，以及采用粉煤灰基吸附劑脫除中溫煤氣中的汞的方法。

背景技術(shù)

煤氣化是煤炭清潔利用的主要途徑和潔凈煤技術(shù)的龍頭。我國(guó)原煤中2Hg⁰的含量為0.012-0.33?mg/kg，在煤氣化過程中相當(dāng)大比例的難以脫除的單質(zhì)Hg會(huì)被釋放到氣相中，汞將對(duì)煤氣的后續(xù)利用以及最終的生態(tài)環(huán)境和人體的健康造成潛在的危害，所以對(duì)煤氣中Hg的脫除具有非常重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

現(xiàn)有的研究表明：煤氣化過程中，氣態(tài)汞中單質(zhì)汞（Hg⁰）和二價(jià)汞（Hg²⁺）的百分含量在40%-60%之間變化。隨著溫度的升高和停留時(shí)間的延長(zhǎng)，氣體中的二價(jià)汞的百分含量升高，單質(zhì)汞的百分含量減小。由于二價(jià)汞的化合物具有很高的水溶性，相對(duì)比較容易除去。而單質(zhì)汞（Hg⁰）由于揮發(fā)性高，且難溶于水，成為煤氣凈化的難點(diǎn)。

現(xiàn)有的煤氣脫汞吸附劑主要為：炭基吸附劑、粉煤灰或改性粉煤灰、礦物類吸附劑、活性炭吸附劑、改性活性炭吸附劑、金屬氧化物、金屬硫化物等。

目前研究最為集中且最為成熟的Hg⁰排放控制方式主要通過向煤氣中噴灑活性炭粉末吸附脫除汞，也可以用活性炭吸附床將汞脫除。活性炭通過物理吸附脫除汞，所以活性炭作為吸附劑時(shí)存在反應(yīng)溫度低的問題。同時(shí)煤氣中汞的含量很低，活性炭易吸附其它物質(zhì)降低了脫除汞的效率。因此活性炭用量大、再生困難導(dǎo)致脫汞成本高。

粉煤灰脫汞是因?yàn)轱w灰能夠富集煤氣中的汞，形成顆粒態(tài)汞被除塵設(shè)備捕捉實(shí)現(xiàn)脫汞的目的，但粉煤灰直接吸附汞的效率較低，要想滿足最終的脫汞要求，還要對(duì)粉煤灰改性以提高其吸附效率。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種制備工藝簡(jiǎn)單，而且能有效脫除中溫煤氣中Hg的吸附劑。

所述吸附劑由粉煤灰沸石載體和負(fù)載在所述粉煤灰沸石載體上的貴金屬氧化物組成，所述貴金屬氧化物在粉煤灰沸石的表面均勻分布；以吸附劑的總量計(jì)，所述貴金屬氧化物的質(zhì)量百分含量為0.1%-5%，優(yōu)選為0.1-3%。

貴金屬氧化物可以選擇Pd、Pt、Ru、Rh、Re和Ir的氧化物中的一種或多種，優(yōu)選貴金屬氧化物為PdO。

本發(fā)明還提供了一種操作簡(jiǎn)單，而且粉煤灰轉(zhuǎn)化率高的所述吸附劑的制備方法，其中采用亞臨界或超臨界水熱合成法來制備所述吸附劑，包括以下步驟：

a)?配制摩爾濃度為2.0-10mol/L的NaOH水溶液，將所述NaOH水溶液與粉煤灰樣品按體積質(zhì)量比5:1-10:1?ml/g混勻，然后加入濃度為0.05-0.3g/ml的貴金屬前驅(qū)體水溶液攪拌混勻；

b)?將步驟a)得到的反應(yīng)前軀體移至反應(yīng)釜中，在亞臨界或超臨界水條件下進(jìn)行反應(yīng)；

c)?反應(yīng)完后進(jìn)行固液分離、洗滌、干燥得到吸附劑。

步驟a)中的粉煤灰樣品為燃煤電廠的固體廢棄物粉煤灰，主要成分為Al₂O₃和SiO₂，按質(zhì)量百分比計(jì)，Al₂O₃和SiO₂共占粉煤灰總量的70%以上，其中Si/Al摩爾比為1.8-3.0:1。所述粉煤灰樣品在使用前進(jìn)行粉碎預(yù)處理，粉碎后的粒徑為80-800目。

步驟b)?中優(yōu)選在反應(yīng)溫度為380-420℃，反應(yīng)壓力為22-32MP的超臨界水條件下反應(yīng)5-10min。

所述步驟c)的具體操作方法為：將反應(yīng)釜冷卻至室溫，抽濾、用去離子水洗滌，在80-120℃下烘干10-12小時(shí)。

另外，還可以通過向粉煤灰樣品中添加或不添加堿可溶性硅源和/或鋁源，用于調(diào)節(jié)反應(yīng)物中Si/Al摩爾比＝1.8-10，提高粉煤灰原料的利用率，而且便于調(diào)控目標(biāo)產(chǎn)品的組成和性質(zhì)。