[发明专利]一种硫改性固废基脱汞吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种硫改性固废基脱汞吸附剂及其制备方法与应用，制备方法包括如下步骤：将废旧轮胎和生物质破碎后混合均匀，进行共热解反应，共热解反应的温度为500‑900℃，废旧轮胎的质量百分数为5％‑95％，热解设定时间后，制得吸附剂。在热解过程中，共热解过程中加入生物质使得轮胎焦中的硫化物(S^2‑)向单质硫转化，制备的吸附剂可以显著提高汞的吸附效率。同时减少了废旧轮胎单独热解过程中硫化氢和二氧化硫等有害气体的释放，实现了固体废弃物的资源化利用。

技术领域

本发明属于燃煤烟气净化和固体废弃物处置及资源化利用技术领域，具体涉及一种硫改性固废基脱汞吸附剂的制备方法及应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

汞是一种常温常压下以液态形式存在的金属，汞不溶于水且极易挥发，在环境中能稳定存在半年至两年，可以造成全球性的汞污染。研究表明，人类活动是造成全球汞排放的主要原因，而燃煤电站被认为是最大的人为汞排放源之一，因此世界上很多国家均制定出相关法律条规来限制燃煤电厂中汞的排放。截至2016年3月，128个国家已签署由联合国环境保护署倡导的《关于汞的水俣条约》，该条约于2017年8月16日正式生效，旨在保护生态系统免受燃煤等人为汞排放源的危害。

汞在燃煤烟气中的存在形态有单质汞(Hg⁰)、氧化态汞(Hg²⁺)和颗粒态汞(Hg^P)三种。其中Hg²⁺和Hg^P能分别被湿法脱硫装置和除尘装置(静电除尘器和布袋式除尘器)捕获，而Hg⁰因其不溶于水和高挥发性无法被烟气净化装置去除。目前，活性炭喷射技术(ACI)被认为是脱除烟气中的汞最为成熟有效的方法，但原始活性炭较低的吸附能力造成喷射过程中较高的C/Hg比，使得ACI技术的成本较高。一种普遍的做法是利用S和卤素(Cl/Br/I)对活性炭进行浸渍改性，相较于含Cl/Br/I脱汞吸附剂，S改性吸附剂的稳定性更佳，因为吸附剂脱汞反应生成的HgS不溶于水，在雨水冲刷或浸泡作用下不易出现汞的滤出释放问题。文献【Yan R,Liang D T,Tsen L,et al.Bench-scale experimental evaluation of carbonperformance on mercury vapor adsorption.Fuel,2004,83(17-18):2401-2409】通过对比多种硫改性商业活性炭的脱汞性能发现，硫改性可提升吸附剂的脱汞性能，较高的比表面积会促进汞的脱除过程。文献【Lopez-Antón M A,Tascón J M D,Martínez-Tarazona MR.Retention of mercury in activated carbons in coal combustion andgasification flue gases.Fuel Processing Technology,2002,77(2):353-358】探究了原始活性炭、硫改性活性炭对煤燃烧和煤气化烟气中汞的脱除特性，发现硫改性活性炭对烟气中Hg⁰的脱除率高达70％，而未改性活性炭对Hg⁰的脱除率仅有30％。虽然浸渍改性可以大幅提高吸附剂的脱汞性能，但是化学浸渍法改性耗时较长、工艺复杂且会消耗大量的化学试剂，这使得吸附剂的成本增加，也限制了ACI技术的发展和普及。因此，有必要寻求一种价格低廉、性能较好的吸附剂替代活性炭来脱除燃煤烟气中的汞。