[發(fā)明專利]一種石油焦基活性炭的改性方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610087434.9
• 申請(qǐng)日: 2016-02-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105731451A
• 公開(kāi)（公告）日: 2016-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李揚(yáng);胡浩權(quán);張寧;靳立軍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C01B31/08
• 分類號(hào): C01B31/08;C01B31/12;B01D53/02
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅;李馨

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣污染物控制領(lǐng)域，主要涉及一種石油焦基活性炭的改性方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

中國(guó)作為主要的煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)國(guó)，已成為重金屬汞排放量最大的國(guó)家。近年來(lái)，世界各個(gè)國(guó)家和地區(qū)先后頒布與制定了相應(yīng)的法律和法規(guī)，對(duì)煙氣中汞排放控制的日益嚴(yán)格。根據(jù)最新“火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13223-2011)”和“鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(GB13271-2014)”，我國(guó)即將執(zhí)行燃煤電廠汞及其化合物的排放濃度限值為0.03mg/m³，燃煤工業(yè)鍋爐汞及其化合物排放限值為0.05mg/m³。

汞在煤燃燒過(guò)程中幾乎全部揮發(fā)而進(jìn)入煙氣。燃煤煙氣中汞主要以以下三種形態(tài)存在：元素態(tài)汞(Hg⁰)，氧化態(tài)汞(Hg²⁺)和顆粒態(tài)汞(Hgp)。氧化態(tài)汞(Hg²⁺)和顆粒態(tài)汞(Hgp)能分別被濕法脫硫裝置和除塵裝置脫除，而元素態(tài)汞(Hg⁰)因?yàn)槠涓叩膿]發(fā)性及低的水溶性很難被捕捉。因此，煙氣脫汞的重點(diǎn)和難點(diǎn)是對(duì)元素態(tài)汞(Hg⁰)的脫除。

目前，控制Hg⁰的排放的方法主要包括吸附劑吸附，光化學(xué)氧化，選擇性催化還原(SCR)以及利用現(xiàn)有的污染控制裝置等。汞吸附技術(shù)是應(yīng)用較廣的燃燒后脫汞技術(shù)。在廣泛應(yīng)用的吸附劑材料中，碳材料被許多學(xué)者證實(shí)是最有前景的汞脫除材料，并且已經(jīng)應(yīng)用到尾氣處理裝置。活性炭材料因其具有巨大的比表面積和豐富的表面官能團(tuán)，被認(rèn)為是燃煤煙氣中最有效的汞吸附劑之一。但活性炭成本高，勢(shì)必限制其應(yīng)用范圍，故需尋找廉價(jià)易得的活性炭生產(chǎn)原料，制備高吸附性能的活性炭，來(lái)降低活性炭的使用成本。

石油焦作為煉油過(guò)程的副產(chǎn)品，是原油經(jīng)蒸餾將輕重質(zhì)油分離后，重質(zhì)油再經(jīng)延遲焦化過(guò)程轉(zhuǎn)化而成的，具有含碳高、含硫高、揮發(fā)分低、灰分低、熱值高等特點(diǎn)，是較好的制備活性炭的原料。

發(fā)明內(nèi)容

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種石油焦基活性炭的改性方法，采用鹵化鹽溶液浸漬處理經(jīng)干燥的石油焦基活性炭，濾過(guò)液體后，放置100-120℃烘箱中干燥10h以上。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鹵化鹽溶液的濃度為0.002～0.300mol/L；所述鹵化鹽與所述石油焦基活性炭的重量比為0.01～0.15:1。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述鹵化鹽為碘化鉀、溴化鉀、氯化鉀、溴化銨、氯化銨、氯化鈣、氯化錳中的至少一種。

本發(fā)明另一目的在于提供上述改性方法得到的活性炭。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述活性炭的BET比表面積為700～1200m²/g。

本發(fā)明再一目的在于提供上述活性炭作為吸附劑的應(yīng)用。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述吸附劑用于煙氣脫汞。

本發(fā)明還一目的在于提供上述石油焦基活性炭的制備方法，包括以下步驟：

⑴預(yù)處理：以含硫量不低于3％的石油焦為原料，粉碎篩分至60～100目，清洗、烘干；

⑵活化：以炭化爐為活化裝置，在氮?dú)鈿夥蘸突罨瘻囟葹?00～800℃條件下，將堿和石油焦混合進(jìn)行活化，堿和石油焦的質(zhì)量比為1:1，活化60min以上，并在氮?dú)鈿夥障吕鋮s至室溫。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述的堿為氫氧化鉀和/或氫氧化鈉。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明提供了一種石油焦基活性炭的改性方法。以石油焦基活性炭為原料，通過(guò)鹽液浸漬處理的方式，進(jìn)行化學(xué)活化改性，調(diào)控所制備的活性炭材料的性質(zhì)及結(jié)構(gòu)，得到孔隙發(fā)達(dá)且有利于吸附汞的表面官能團(tuán)豐富的活性炭材料，可作為脫汞吸附劑。在模擬煙氣組成的條件下進(jìn)行脫汞實(shí)驗(yàn)，有較高的脫除率，可達(dá)到90％以上。本發(fā)明具有原料來(lái)源廣泛、有效地利用石油煉化副產(chǎn)物，生產(chǎn)成本低、脫汞效率高等特點(diǎn)，適用于燃煤電站以及垃圾焚燒等領(lǐng)域煙氣汞排放的治理。不僅可以實(shí)現(xiàn)汞污染的減排，而且可以規(guī)模化高效利用石油焦，提高石油焦價(jià)值，具有顯著經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益，具有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

下述非限制性實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。