[發明專利]一種汞蒸氣吸附劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110753512.5
• 申請日: 2021-07-02
• 公開（公告）號: CN113426414B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 趙士林;羅輝;馬安君;孫志強
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;B01D53/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 盛武生

本發明屬于汞蒸氣脫汞技術領域，具體公開了一種汞蒸氣吸附劑的制備方法：將包含石油焦和無機硫化物的混合物進行熱解處理，隨后將熱解物進行球磨活化，得到所述的吸附劑。本發明還公開了所述制備方法制得的吸附劑及其在汞蒸氣脫除中的應用。本發明研究發現，將石油焦和無機硫化物聯合進行共熱解?球磨活化處理，可以意外地改善汞蒸氣脫除效果，不僅如此，還能夠意外地將汞蒸氣轉化成穩定性更高的HgS_(red)，降低二次污染風險。

技術領域

本發明屬于環境降害技術領域，具體涉及煙氣脫汞技術領域。

背景技術

重金屬汞因其具有劇毒性、大氣長距離傳輸性、環境持久性和生物累積性而成為燃煤電廠繼粉塵、SO₂、NO_x之后的第四大污染物。近年來，隨著《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)頒布和《關于汞的水俁公約》的簽署，燃煤電廠作為全球最大的汞排放人為源之一，實現燃煤電廠煙氣汞的超低排放迫在眉睫。活性炭噴射脫汞技術已被證明可用于煙氣脫汞的工程實際，但較高的活性炭脫汞吸附劑成本限值了該項技術的推廣。因此，開發脫汞效率高、價格低廉、環境友好的新型脫汞吸附劑替代活性炭，對脫汞吸附劑的研發和吸附劑噴射脫汞技術的工程化應用具有重要的意義。

相對于非碳基吸附劑，碳基吸附劑具有相對較高的脫汞效率，更具有工程應用的實用性和推廣性。石油焦是石化行業冶煉過程中重油或油砂經過延遲焦化而得到的副產物，其具有碳含量高、灰含量少、含硫量較多等性質，可以作為替代煤基活性炭的優質原料。傳統的鹵素作為改性劑制備的吸附劑，雖具有較高的脫汞效率，但吸附劑脫汞后脫汞產物中汞化合物具有較差的熱穩定性和化學穩定性，極可能出現汞的二次釋放。吸附劑改性常用的溶液浸漬法和氣相反應法具有改性時間長、改性劑不能完全被利用、能耗較高、吸附劑制備工藝流程復雜等不足。

發明內容

針對現有汞蒸氣脫汞效率不高、存在較大二次毒性風險等問題，本發明第一目的在于，提供一種汞蒸氣吸附劑的制備方法，旨在改善汞蒸氣的脫除效果，改善脫汞產物的穩定性。

本發明第二目的在于，提供所述的制備方法制得的汞蒸氣吸附劑。

本發明第三目的在于，提供所述的制備方法制得的汞蒸氣吸附劑在煙氣脫汞中的用途。

一種汞蒸氣吸附劑的制備方法，將包含石油焦和無機硫化物的混合物進行熱解處理，隨后將熱解物進行球磨活化，得到所述的吸附劑。

本發明研究發現，將石油焦和無機硫化物聯合進行共熱解-球磨活化處理，可以意外地改善汞蒸氣脫除效果，不僅如此，還能夠意外地將汞蒸氣轉化成穩定性更高的HgS(red)(朱砂)，降低二次污染風險。

本發明研究發現，所述的石油焦和無機硫化物存在協同作用，將該協同的原料進行共熱解處理，可以實現特殊的物理-化學雙機制轉變，進一步配合后續的球磨活化，可以有效改善制得的材料的脫汞效果。

本發明研究發現，采用石油焦作為原料，可以和所述的無機硫化物以及共熱解-球磨活化處理機制存在協同作用，能夠意外地改善汞蒸氣的脫除效果，改善脫汞產物的穩定性。

作為優選，石油焦的初始粒徑小于或等于3mm；

優選地，石油焦中的硫含量為2～6wt％；

本發明中，所述的無機硫化物為堿金屬、堿土金屬、過度金屬中的至少一種金屬元素的金屬硫化物。

優選地，所述的無機硫化物為Na₂S、FeS中的至少一種；

進一步優選，所述的無機硫化物為Na₂S。研究發現，采用Na₂S和石油焦以及所述的共熱解-球磨活化工藝存在更優的協同性，具有更優的脫汞率以及脫汞穩定性。