[發(fā)明專利]載硫活性炭材料及其制備方法和應(yīng)用在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010599815.1 | 申請(qǐng)日： | 2020-06-28 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN111675215A | 公開（公告）日： | 2020-09-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 楊建平;徐泓;李海龍 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 中南大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | C01B32/318 | 分類號(hào)： | C01B32/318;C01B32/354;B01J20/20;B01J20/28;B01D53/02 |
| 代理公司： | 北京潤平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283 | 代理人： | 張苗 |
| 地址： | 410083 湖*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 活性炭 材料 及其 制備 方法 應(yīng)用 | ||
本發(fā)明涉及活性炭材料領(lǐng)域，公開了一種載硫活性炭材料，所述載硫活性炭材料的比表面積為1000?2000m2/g，以載硫活性炭材料的總重量為基準(zhǔn)，該載硫活性炭材料的硫含量為10?20重量％。本發(fā)明還公開了一種上述載硫活性炭材料的制備方法、上述制備方法制備出來的載硫活性炭材料以及該載硫活性炭材料的應(yīng)用。該載硫活性炭材料的硫含量較高，比表面積較大，對(duì)汞單質(zhì)具有較好的吸附效果；而且該載硫活性炭具有較好的穩(wěn)定性，能夠延長使用周期。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及活性炭材料領(lǐng)域，具體涉及一種載硫活性炭材料。此外，本發(fā)明還公開了一種上述載硫活性炭材料的制備方法以及該材料的應(yīng)用。
背景技術(shù)
汞是一種神經(jīng)毒物，具有極強(qiáng)的累積性和不可逆性，對(duì)人類健康具有很大的威脅。燃煤和冶金行業(yè)是最主要的人為汞排放源。2017年8月16日，具有全球法律約束力的《關(guān)于汞的水俁公約》正式生效，公約規(guī)定，必須對(duì)燃煤鍋爐、冶煉煙氣采取措施，控制并減少煙氣中汞及其化合物的排放。煙氣中中的汞以三種形式存在：單質(zhì)汞(Hg0)、氧化態(tài)汞(Hg2+)和顆粒態(tài)汞(Hgp)。其中顆粒態(tài)汞(Hgp)可被除塵裝置捕獲，而氧化態(tài)汞(Hg2+)易溶于水，可被濕式煙氣凈化裝置高效去除，而單質(zhì)汞(Hg0)因其極易揮發(fā)且不溶于水，很難利用現(xiàn)有的煙氣處理裝置直接去除。因此，Hg0成為煙氣汞污染治理的重點(diǎn)和難題。
活性炭噴射是目前較為成熟的燃煤煙氣脫汞技術(shù)，然而，要達(dá)到較高的脫汞效果，需要噴入大量的活性炭。許多研究者通過在活性炭表面引入與汞具有較強(qiáng)親和力的化學(xué)基團(tuán)(S、I、Cl、Br等)，以提高活性炭的汞吸附性能，在這些化學(xué)基團(tuán)中，S能與Hg0反應(yīng)生成穩(wěn)定的汞化合物(HgS)，從而有效避免汞的二次逃逸，研究最為廣泛。但是載硫活性炭還面臨著以下幾個(gè)問題：(1)硫通常以較弱的物理吸附形式負(fù)載載活性炭表面，熱穩(wěn)定性較差，在煙氣脫汞過程中會(huì)釋放到煙氣中，帶來二次污染；(2)通常硫在活性炭表面的分布越均勻，覆蓋率越大，其對(duì)Hg0的吸附能越強(qiáng)。常用的載硫方法，無論是浸漬法還是共沉淀法，在載硫過程中硫化物的沉淀會(huì)堵塞活性炭孔隙結(jié)構(gòu)，同時(shí)，當(dāng)負(fù)載量較高時(shí)還會(huì)在活性炭表面團(tuán)聚，導(dǎo)致負(fù)載不均勻。傳統(tǒng)的解決方案通常以犧牲硫的載量來制備高分散的載硫活性炭，這極大地降低了其汞吸附容量。以上問題限制了載硫活性炭的實(shí)際應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種載硫活性炭材料及其制備方法和應(yīng)用，該載硫活性炭材料的硫含量較高，比表面積較大，對(duì)汞單質(zhì)具有較好的吸附效果；而且該載硫活性炭具有較好的穩(wěn)定性，在高溫或低溫條件下均有較好地的吸附效果。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種載硫活性炭材料，所述載硫活性炭材料的1000-2000m2/g，以載硫活性炭材料的總重量為基準(zhǔn)，該載硫活性炭材料的硫含量為10-20重量％。
第二方面，本發(fā)明提供一種載硫活性炭材料的制備方法，包括如下步驟：
(1)在攪拌下，將四氫呋喃、含硫固體雜環(huán)有機(jī)物、過渡金屬鹽和二氧化硅模板混合，并去除溶劑，得到塊狀樣品，其中，所述含硫固體雜環(huán)有機(jī)物為2,2’-雙噻吩和/或3,3’-雙噻吩；所述過渡金屬鹽選自元素周期表第ⅠB族金屬、ⅡB族金屬、ⅦB族金屬和Ⅷ族金屬鹽中的至少一種；
(2)將步驟(1)中得到的塊狀樣品研磨成粉狀顆粒，在惰性氣氛中碳化，得到碳化產(chǎn)物；
(3)去除碳化產(chǎn)物中的二氧化硅模板以及碳化產(chǎn)物表面的金屬鹽，得到載硫活性炭材料。
優(yōu)選地，步驟(1)中，所述二氧化硅模板為親水性氣相二氧化硅模板，所述氣相二氧化硅模板的比表面積≥200m2/g；
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