[發明專利]一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑及制備方法

在審

• 申請號: 201710515144.4
• 申請日: 2017-06-29
• 公開（公告）號: CN107051391A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 鐘華;梁明;張兵
• 申請（專利權）人: 安徽天順環保設備股份有限公司
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 安徽合肥華信知識產權代理有限公司34112
• 代理人: 方琦

技術領域

本發明涉及煙氣脫汞技術領域，具體涉及一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑及制備方法。

背景技術

汞及其化合物作為燃煤電站繼粉塵、SOx、NOx之后的第四大污染物受到越來越多的關注。活性炭煙氣噴射被認為是目前最具前景的實用煙氣脫汞技術，已在城市固廢焚燒裝置上得到應用。然而，煤制活性炭噴射脫汞技術存在運行成本高、再生性差等問題。因此開發高效廉價的替代吸附劑具有實際意義。

高硫石油焦是石化工業的副產物，具有含碳高、含硫高、揮發分低、灰分低、熱值高等特點。將其作為活性炭原料具有來源簡單，價格低廉，再生性高等優點。石油焦中硫可分為無機硫和有機硫兩大類，無機硫含量較少，絕大部分為有機硫，有機硫中的硫與碳原子結合力強，不能直接用來吸附捕獲汞。因而需要將其活化和改性處理，以得到比表面積和孔隙結構發達的石油焦活性炭，并且能有效地把單質態硫富集在活性炭表面，促進其汞化學吸附的作用。

現有技術中，由于石油焦結晶度高，結構較為致密，活化比較困難，通常在惰性氣氛下采用高堿焦比（KOH/石油焦質量比大于3∶1）進行活化成孔。然而過高的堿焦比帶來一系列問題，包括高堿耗、高污染、高成木，以及設備腐蝕、安全隱患等，從而制約了其開發與應用。

發明內容

本發明的目的就是提供一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑及制備方法，以克服現有技術的不足。

本發明的目的是這樣實現的：

一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑，其特征在于，以KOH化學活化法制備的高硫石油焦活性炭為基體，對其進行NH₄Br溶液浸漬改性成為載溴富硫活性炭。

所述的一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑的制備方法，其特征在于，由以下方法制備：

（1）將高硫石油焦經破碎、篩分過200-300目篩，與水，乙醇及KOH按一定的質量比混合均勻；

（2）將混合好的物料放入烘箱中于110℃烘1h，隨后放入水平管式反應爐內在N₂與H₂混合氣氛保護下的升至一定的溫度，并在該溫度下活化一定的時間；

（3）活化結束后，在N₂保護下冷卻至室溫，取出先用1mol/L的鹽酸洗，后水洗，直至濾液呈中性，將過濾得到的固體產品干燥，得高硫石油焦活性炭。

（4）將步驟（3）制得的高硫石油焦活性炭放入質量分數為1%的NH₄Br水溶液中進行浸漬改性，過濾，烘干出料。

所述步驟（1）中水∶乙醇∶KOH∶石油焦質量比為10∶1∶20∶10。

所述步驟（2）中混合氣氛在總氣速為140mL/min，升溫速率為8℃/min條件下升溫至750-780℃，活化時間為60min；其中混合氣氛中的H₂含量為30%。

所述步驟（4）中浸漬改性的方法為：往高硫石油焦活性炭中加入質量分數為1%的NH₄Br水溶液至淹沒得混合液，然后將混合液置于磁力攪拌器上攪拌12h，過濾后在烘箱45℃下熱烘6h。

本發明有以下有益效果：本發明以石油焦為原料，KOH為活化劑，N₂和H₂混合氣氛中活化處理，一方面活化劑中的氫氧根與石油焦反應，生成大量碳酸鹽和堿性氧化物，生成大量初孔；另一方面高溫電離出來的金屬離子被碳還原，生成游離態金屬單質，不僅消耗部分碳形成孔道，同時，被還原出的單質金屬原子在高溫下能夠插入碳網平面層之間，撐開形成孔隙。引入活性氣體H₂，H₂與石油焦表面雜原子基團作用所形成的-CH₂-及芳環= CH₂-基團可作為活性位參與活化反應，促進了活化反應的進行，同時產生的鉀單質的量增加，進一步促進了鉀單質的插層活化作用，從而降低了活化反應的堿焦比，和現有技術相比，本發明的堿焦比為2∶1，有效解決了高堿耗、高污染、高成木以及設備腐蝕等安全隱患，然后再對其進行NH₄Br化學改性，在其表面形成有利于汞吸附的官能團，制得的脫汞吸附劑比表面積大、孔隙結構發達、能有效地把單質態硫富集在活性炭表面，促進其汞化學吸附的作用。

具體實施方式

一種載溴富硫活性炭煙氣脫汞吸附劑，其特征在于，以KOH化學活化法制備的高硫石油焦活性炭為基體，對其進行NH₄Br溶液浸漬改性成為載溴富硫活性炭。