[發明專利]一種用于沼氣凈化的飛灰基吸附材料的制備方法

有效

• 申請號: 202110201640.9
• 申請日: 2021-02-23
• 公開（公告）號: CN113145065B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 李凱;謝金恒;馬善為;陳忠源;崔亞茹;胡斌;陸強
• 申請（專利權）人: 華北電力大學;國網內蒙古東部電力有限公司電力科學研究院;國家電網有限公司
• 主分類號: B01J20/16
• 分類號: B01J20/16;B01J20/28;B01J20/30;C10L3/10
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 楊樂

本發明屬于固體廢棄物處置和沼氣提純凈化領域，具體涉及一種用于沼氣凈化的飛灰基吸附材料的制備方法。本發明以焚燒飛灰為原料，采用球磨機粉碎并過篩，將飛灰置于立式管式爐中，于600～900℃通入富氮水溶液活化1～3小時，冷卻后采用過量浸漬法負載堿/堿土金屬氯化鹽，旋蒸干燥后，即可獲得飛灰基吸附材料。本發明制備的吸附材料不僅對沼氣中CO₂和H₂S等雜質氣體具有良好的協同脫除效果，而且具有原料價格低廉、制備工藝簡單等特點，實現了飛灰的資源化利用和沼氣的高效凈化。

技術領域

本發明屬于固體廢棄物處置和沼氣提純凈化領域，具體涉及一種用于沼氣凈化的飛灰基吸附材料的制備方法。

背景技術

沼氣是有機物在厭氧條件下經微生物發酵產生的一種可燃性氣體，其主要組分包括CH₄(50％～80％)和CO₂(20％～40％)，還含有少量的H₂S(0.5％～3％)、O₂、CO、N₂等。CO₂的存在會大大降低沼氣的熱值和能量密度，增加點火溫度；而H₂S則是一種劇毒氣體，不僅會在輸運和存儲過程中腐蝕管道、金屬儀表等，而且燃燒后產生的SO₂會造成環境污染。因此，脫除沼氣中CO₂和H₂S等雜質氣體，是實現沼氣安全高效利用的關鍵步驟。

目前，沼氣凈化技術很多，主要包括高壓水洗法、物理吸收法、化學吸收法、膜分離法等。高壓水洗法由于吸收劑(水)的選擇性差、動力消耗高、設備龐大等因素，近年來應用較少；物理吸收法主要以低溫甲醇法、碳酸丙烯酯法為主，吸收效果較好，但投資成本高、吸收劑損失大；化學吸收法主要以乙醇胺、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺等醇胺類溶劑為吸收劑，容易出現溶劑發泡及降解變質，且存在腐蝕性強、選擇性低等不足；膜分離脫除CO₂和H₂S技術具有環境友好、操作安全等優點，但由于制膜工藝復雜、成本高、穩定性有待提高等因素而尚未實現工業化應用。

飛灰是煤、生物質和垃圾等焚燒過程中在煙氣除塵凈化系統收集得到的固體殘余物，其主要成分是Al₂O₃、SiO₂，同時含有一定量的CaO、MgO、Fe₂O₃、TiO₂、K₂O、Na₂O等堿性氧化物，對CO₂和H₂S等酸性氣體具有一定的吸附作用。然而，飛灰比表面積較低，且堿性位點較少，進一步優化飛灰的結構特征和化學組成，是實現對沼氣高效凈化以及飛灰資源化利用的關鍵。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種用于沼氣凈化的飛灰基吸附材料的制備方法。

本發明所述方法，具體如下：

以焚燒飛灰為原料，采用球磨機粉碎并過篩，然后將飛灰置于立式管式爐中，于600～900℃通入富氮水溶液活化1～3小時，在惰性氣氛下冷卻至室溫后，采用過量浸漬法于堿/堿土金屬氯化鹽溶液中超聲浸漬1～3小時，最后旋蒸干燥，即可得到負載堿/堿土金屬氯化鹽的飛灰基吸附材料。

優選的，所述飛灰來源于煤、生物質、生活垃圾等焚燒。

優選的，所述球磨機粉碎是指采用球磨機干法球磨粉碎。

優選的，所述過篩是指篩選粒徑小于等于0.20mm的飛灰；更優選的，篩選粒徑小于等于0.15mm的飛灰。

優選的，所述富氮水溶液是指氨水、尿素水溶液、水合肼溶液等，溶液濃度為10～20wt％。

優選的，所述富氮水溶液的體積空速為10～30mL/(h·g)。

優選的，所述惰性氣氛是指氮氣、氬氣、氦氣氣氛。