[發明專利]一種聚丙烯中空纖維膜的改性方法及其在廢氣脫汞中的應用

有效

• 申請號: 201610003360.6
• 申請日: 2016-01-04
• 公開（公告）號: CN105642126B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 于明磊;楊雪晶;汪華林;馬良;李劍平;王依謀;劉安林
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01D67/00
• 分類號: B01D67/00;B01D69/08;B01D71/26;B01D53/86;B01D53/64
• 代理公司: 上海順華專利代理有限責任公司31203
• 代理人: 沈履君

技術領域

本發明涉及一種聚丙烯中空纖維膜的改性方法以及在廢氣脫汞中的應用，尤其涉及一種在聚丙烯中空纖維膜膜絲的孔道和表面采用接枝法引入納米級金屬催化劑，來增加氧化劑對廢氣中Hg⁰脫除效率的方法及應用。本發明屬于化工及環保領域。

背景技術

聚丙烯中空纖維膜是超濾膜的一種，中空纖維外徑450～460um，內徑350～360um，管壁厚50um。超濾是動態過濾過程，被截留物質可隨濃縮排除，抗污性中等，可長期連續運行。膜接觸器的比表面積大、裝填密度高、氣液兩相接觸面積大，將催化劑負載在聚丙烯中空纖維膜膜絲表面和孔道中，可以增加催化劑的比表面積，從而增加氧化反應的反應速率。

我國的煤以褐煤為主，煤中的汞含量為0.1～5.5mg/kg，平均含量為0.22mg/kg，燃煤廢氣中汞的含量為9～23ug/m³，廢氣中汞的形態隨著燃煤種類的不同有所變化。廢煤廢氣中單質汞(Hg⁰)占總汞的20％，二價汞(Hg²⁺)占總汞的35％，顆粒態汞占總汞的45％；無廢煤廢氣中單質汞大約占65％，二價汞占10％，顆粒態汞占5％；褐煤廢氣中單質汞占85％，二價汞占10％，顆粒態汞占5％。汞是一種劇毒非必需元素，廣泛存在于各類環境介質和食物鏈中，其蹤跡遍布全球各個角落。汞可以在生物體內積累，很容易被皮膚以及呼吸道和消化道吸收。汞破壞中樞神經系統，對口、粘膜和牙齒有不良影響。長時間暴露在高汞環境中可以導致腦損傷和死亡。盡管汞沸點很高，但在室內溫度下飽和的汞蒸氣已經達到了中毒劑量的數倍。

最常見的廢氣脫汞技術是吸附法，然而吸附劑難以再生且價格昂貴，極大增加脫汞成本。氧化吸收是一種高效且經濟的脫汞方式。H₂O₂是一種很常見并且氧化效果非常好的氧化劑，它分解產生水和氧氣，在清除汞污染的同時，不引入新的污染，西安交通大學學者2014年在 Journal of Hazardous Materials上發表一篇文章(Guangwen chen et al.)，使用H₂O₂做氧化劑吸收煙氣中的Hg⁰，吸收液中加入離子液體添加劑，脫汞效果達到98％，離子液體價格昂貴，將顯著限制這一技術的實際應用。此外，H₂O₂的氧化性能可以被強化，可以通過引入光照、加 Fe催化劑等方法使其產生氧化性更強的羥基自由基，湖南大學學者2013年在Chemical Engineering Journal上發表一篇文章(Fuman Zhan et al.)，使用UV/H₂O₂系統脫除煙氣中的汞，在最優的操作條件下，脫汞效率達到98.5％。

中國專利申請CN201410093649.2公開了一種脫汞的吸收液。脫汞吸收液由咪唑類離子液體及雙氧水混合而成，其中，咪唑類離子液體與雙氧水的質量比9∶10～20。該吸收液無法循環使用且混合液中需要H₂O₂體積分數為37％，極大的增加了成本；而且該吸收液吸收速率過度依賴于脫汞活性組分的化學特性。中國專利申請CN201310497560.8公開了一種銅系脫汞劑的制備方法，將銅浸漬負載在載體上制得脫汞劑。脫汞劑和吸收液一樣，不能循環使用，需要大量制備，增加了成本；吸收脫汞的速率依賴于活性組分的化學性質。需要依賴反應器來實現傳質的優化。

中國專利申請CN 201410047661.X公開了一種脫汞裝置，其反應器類似于板式塔，在板上開孔以供煙氣進入和通過，整個裝置有很多板，占據較大空間；采用吸附劑包來吸附脫汞，雖然比起噴射粉末吸附劑的方法，避免了吸附劑的顆粒污染，但是吸附劑包很難重復利用，需要頻繁更換，固體吸附劑與液體吸收劑的一個很大的差別就在于流動性的差別讓液體吸收劑容易實現脫汞操作的連續性，而該裝置很難實現脫汞的連續性；同時吸附劑堆積包裝在一起，難以保證吸附劑和廢氣有足夠大的接觸面積，汞的吸附速率依賴于吸附劑的化學特性。