[发明专利]一种用于烟气脱汞的硝酸改性活性炭吸附剂、其制备方法及用途

说明书

技术领域

本发明属于烟气污染物控制领域，主要涉及一种应用炭材料吸附脱除烟气中汞的方法，具体涉及一种用于烟气脱汞的硝酸改性活性炭吸附剂、其制备方法及用途。

背景技术

我国是产煤大国，也是燃煤大国，煤炭在能源结构中所占比例高达75％，我国每年的煤炭消耗量在20亿吨左右，其中70％以上用做燃煤发电，煤燃烧过程中会产生大量污染物，而微量重金属汞具有持久性、易迁移和高度生物富集性等特点，对人类和生态环境产生极大危害。

燃煤烟气中扩散进入空气中的汞有三种存在形式：元素汞(Hg⁰)、氧化态汞(Hg²⁺)、颗粒态汞(Hg^p)。其中，Hg²⁺因其易溶于水可以通过湿法烟气脱硫装置去除；Hg^p易被静电除尘器或者袋式除尘器所捕获得以去除；而Hg⁰由于其高挥发性和难溶于水而成为当前汞污染控制的重点和难点。煤炭燃烧产生的汞和城市垃圾焚烧炉释放的汞相比浓度更低，而其数量和规模却成为汞排放最重要的人为来源，因此更加剧了其治理的难度。

燃煤烟气汞的控制技术可分为燃烧前脱汞、燃烧中脱汞和燃烧后脱汞技术。目前研究较多的燃烧后脱汞技术，主要是汞吸附技术，而活性炭因其具有巨大的比表面积和丰富的表面官能团被认为是燃煤烟气中最有效的汞吸附剂之一，备受国内外专家的关注。但活性炭成本略高，势必会限制其广泛应用，故需寻找合适的改性方法，制备高吸附活性的活性炭，来降低活性炭使用成本。

CN103223330A公开了一种应用H₂O₂改性活性炭吸附脱除汞的方法，所述方法包括以下步骤：(1)将木质颗粒活性炭，经盐酸酸洗、蒸馏水水洗之后，烘干备用；(2)按质量体积比6g：15-10ml，取活性炭和质量百分比浓度为25-30％的H₂O₂在50-70℃下加热2-4h，之后超声20-40min；(3)静置完成后，过滤，之后再干燥、洗涤、干燥，得到脱汞专用改性活性炭。该种方法通过热改性和超声改性改变了活性炭的孔径分布和表面官能团的种类和含量，制备出的改性活性炭的最高汞吸附容量是未改性活性炭的1.5倍。

CN101474551A公开了一种用于烟气脱汞的载硫活性炭及其制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)将粒度为20-40目的活性炭用水洗净后，烘干备用；(2)将盛有单质硫磺的容器置于热沉淀炉的下部，活性炭置于热沉淀炉中部的第二容器上，密封，通入1-2L/min高纯氮30-40min，排出热沉淀炉中的空气；调整N₂流量0.5L/min，升温至400-600℃，并保温50-90分钟后停止加热；调整N₂流量1-2L/min以冷却热沉淀炉的炉温，制得上述活性炭。所述方法通过热沉淀法使得硫磺负载在活性炭上，负载后的活性炭硫含量高，并且在活性炭上分布均匀，且该活性炭孔容和孔径分布仍具有活性炭的优点。

CN102515162A公开了一种生物质活性炭及其制备方法，所述方法包括以下步骤：(1)以普通农作物秸秆为原料，用浓度为20％-50％的ZnCl₂浸渍20-30h；(2)浸渍后采用氮气保护，在温度为400-700℃的条件下碳化1.5h-3h，取出后自然冷却；(3)将碳化后的活性炭用5％-15％的盐酸洗，用蒸馏水漂洗至中性，并用滤纸过滤，烘干并研磨制得生物质活性炭。所述方法通过浸渍法制备了氯改性活性炭用于烟气汞的脱除，制备出的活性炭吸附汞的能力得到提高。

CN101850240A公开了一种载溴活性炭的制备方法，所述方法包括以下步骤：普通活性炭在滚筒式加溴反应器内负载溴后，筛选得到。所述方法溴负载量≥10％，负载后汞吸附容量≥0.2mg/g。

国内很多学者对活性炭改性做了一定量研究，但是还处于起步阶段，并且主要集中在硫磺、卤素改性的研究，而用硝酸进行活性炭改性成本低于用硫磺、卤素进行改性，从而可能具有更为广阔的应用前景。

发明内容

本发明目的之一是提供一种应用于烟气中汞的脱除的硝酸改性活性炭吸附剂，该吸附剂具有相当的脱汞效率，当出口汞浓度达到入口汞浓度的90％时，汞的吸附量为222ug/g。

本发明所述的用于汞吸附的活性炭为国产市售椰壳活性炭、煤质活性炭、果壳活性炭、竹制颗粒活性炭或者粉末活性炭中的一种或者几种的混合，优选椰壳活性炭和/或果壳活性炭，进一步优选椰壳活性炭。所述的吸附剂经浸渍法制得。