[发明专利]一种石油焦基活性炭的改性方法及其应用

说明书

技术领域

本发明属于大气污染物控制领域，主要涉及一种石油焦基活性炭的改性方法及其应用。

背景技术

中国作为主要的煤炭生产和消费国，已成为重金属汞排放量最大的国家。近年来，世界各个国家和地区先后颁布与制定了相应的法律和法规，对烟气中汞排放控制的日益严格。根据最新“火电厂大气污染物排放标准(GB13223-2011)”和“锅炉大气污染物排放标准(GB13271-2014)”，我国即将执行燃煤电厂汞及其化合物的排放浓度限值为0.03mg/m³，燃煤工业锅炉汞及其化合物排放限值为0.05mg/m³。

汞在煤燃烧过程中几乎全部挥发而进入烟气。燃煤烟气中汞主要以以下三种形态存在：元素态汞(Hg⁰)，氧化态汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hgp)。氧化态汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hgp)能分别被湿法脱硫装置和除尘装置脱除，而元素态汞(Hg⁰)因为其高的挥发性及低的水溶性很难被捕捉。因此，烟气脱汞的重点和难点是对元素态汞(Hg⁰)的脱除。

目前，控制Hg⁰的排放的方法主要包括吸附剂吸附，光化学氧化，选择性催化还原(SCR)以及利用现有的污染控制装置等。汞吸附技术是应用较广的燃烧后脱汞技术。在广泛应用的吸附剂材料中，碳材料被许多学者证实是最有前景的汞脱除材料，并且已经应用到尾气处理装置。活性炭材料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。但活性炭成本高，势必限制其应用范围，故需寻找廉价易得的活性炭生产原料，制备高吸附性能的活性炭，来降低活性炭的使用成本。

石油焦作为炼油过程的副产品，是原油经蒸馏将轻重质油分离后，重质油再经延迟焦化过程转化而成的，具有含碳高、含硫高、挥发分低、灰分低、热值高等特点，是较好的制备活性炭的原料。

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供一种石油焦基活性炭的改性方法，采用卤化盐溶液浸渍处理经干燥的石油焦基活性炭，滤过液体后，放置100-120℃烘箱中干燥10h以上。

作为优选的技术方案，所述卤化盐溶液的浓度为0.002～0.300mol/L；所述卤化盐与所述石油焦基活性炭的重量比为0.01～0.15:1。

作为优选的技术方案，所述卤化盐为碘化钾、溴化钾、氯化钾、溴化铵、氯化铵、氯化钙、氯化锰中的至少一种。

本发明另一目的在于提供上述改性方法得到的活性炭。

作为优选的技术方案，所述活性炭的BET比表面积为700～1200m²/g。

本发明再一目的在于提供上述活性炭作为吸附剂的应用。

作为优选的技术方案，所述吸附剂用于烟气脱汞。

本发明还一目的在于提供上述石油焦基活性炭的制备方法，包括以下步骤：

⑴预处理：以含硫量不低于3％的石油焦为原料，粉碎筛分至60～100目，清洗、烘干；

⑵活化：以炭化炉为活化装置，在氮气气氛和活化温度为600～800℃条件下，将碱和石油焦混合进行活化，碱和石油焦的质量比为1:1，活化60min以上，并在氮气气氛下冷却至室温。

作为优选的技术方案，所述的碱为氢氧化钾和/或氢氧化钠。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种石油焦基活性炭的改性方法。以石油焦基活性炭为原料，通过盐液浸渍处理的方式，进行化学活化改性，调控所制备的活性炭材料的性质及结构，得到孔隙发达且有利于吸附汞的表面官能团丰富的活性炭材料，可作为脱汞吸附剂。在模拟烟气组成的条件下进行脱汞实验，有较高的脱除率，可达到90％以上。本发明具有原料来源广泛、有效地利用石油炼化副产物，生产成本低、脱汞效率高等特点，适用于燃煤电站以及垃圾焚烧等领域烟气汞排放的治理。不仅可以实现汞污染的减排，而且可以规模化高效利用石油焦，提高石油焦价值，具有显著经济效益、环境效益和社会效益，具有较好的工业应用前景。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。