[发明专利]半焦基活性碳吸附材料及其制备方法和用途

说明书

本发明提供一种半焦基活性碳吸附材料及其制备方法和用途。半焦基活性碳吸附材料的反应原料包括半焦粉、氢氧化钾溶液和二氧化碳气体，其中，二氧化碳气体用作活化剂。半焦基活性碳吸附材料的制备方法包括：步骤一，提供半焦粉；步骤二，将半焦粉加入到氢氧化钾溶液中，常温浸渍得到样品，将样品干燥，密封保存，得到浸渍后的半焦；步骤三，将浸渍后的半焦升温，二氧化碳气体作为活化剂，进行活化，将活化后的半焦基活性碳吸附材料在真空中干燥，密封保存。半焦基活性碳吸附材料应用于甲硫醇、羰基硫等有机硫废气时能够有效地提高有机硫的脱除效率。

技术领域

本发明涉及吸附处理领域，具体涉及一种半焦基活性碳吸附材料及其制备方法和用途。

背景技术

挥发性有机物气体（VOCs）是一种有害的有机类工业废气，对人体和环境都有危害性。随着我国工业化和城市化的发展，特别是污水处理厂、垃圾填埋场和各种化工厂的建设，臭气污染日益严重。在我国的臭气污染物排放标准(GB14554-93）中，甲硫醚(DMS)、甲硫醇、二甲基二硫醚(DMDS)、硫化氢(H2S)、氨(NH3)、三甲胺、苯乙烯和二硫化碳(CS2)等被列为优先控制污染物。其中，含硫有机臭气在臭气污染中占很大的份额，因嗅阈值低，涉及行业广泛，且允许排放的浓度低而引起人们的密切关注，成为臭气污染控制的重要对象。如果人长期处于此类气体密集的空间，将容易出现头晕、耳鸣、眩晕等症状，严重的会导致身体中毒，甚至引发死亡。因此，有机含硫废气安全有效的处理势在必行。

常见的有机硫废气处理工艺主要有物理吸收、物理-化学溶剂吸收、加氢脱硫、氧化脱硫、生物脱硫、吸附脱硫等方法，但有机硫的深度脱除仍然是亟待解决的关键性问题。物理及物理-化学吸收是利用各种组分在特定条件下的溶解度来进行有机硫的脱除，处理量大且脱除效果较好。但溶剂消耗大，且易出现共吸现象。加氢脱硫(HDS)是目前世界上广泛使用的一种脱硫精制技术。它是在高温高压条件下，利用Co/Mo或Ni/Mo催化剂来加氢催化分解油品中的有机硫化物，生成容易脱除的硫化氢，从而达到脱硫的目的。但其对于芳香族的有机硫脱除效果较差，随着含硫排放要求的更为严格，其氢耗过高，面临的问题越来越严峻，难以满足工业需求。氧化脱硫是利用过氧化氢、臭氧等氧化剂选择性将硫化物氧化，进而通过溶剂萃取进行脱硫，但此过程会消耗大量氧化剂，且存在再生困难、氧化产物处理困难等问题。生物脱硫(BDS)是利用特殊菌种使油品中的硫化物转变成水溶性的化合物，从而利用溶剂选择性的萃取脱除，但该过程对环境要求高、易产生杂菌、工业化能力较弱。相当于上述方法，以活性碳为代表的物理吸附脱硫表现出极大地优势，活性碳具有大的比表面积、丰富的孔道结构，对吸附质具有很强的吸附能力，且设备操作简单，容易循环再生，被广泛应用于脱硫工业中。

半焦也称兰炭，是无黏结性或弱黏结性的高挥发分煤在中低温条件下热解得到的固体碳质产品，具有固定碳量高、成本低等特点。截止目前，我国的半焦产能约为9000万吨/年，实际产量4800万吨/年，其中陕西省榆林市半焦产能高达4463万吨/年，约占全国产能的50%。而半焦的主要应用市场硅铁和电石年需求量仅为2800万吨，每年约有2000万吨半焦产量过剩，造成半焦价格低廉，库存增加，大量半焦企业处于全面亏损的状态。因此，若以半焦为原料，开发高附加值的优质碳基吸附材料，将大大地降低生产成本，产生极好的经济效益，具有广阔的市场前景，可实现半焦的高值利用。但半焦材料结构致密、扩孔难度大且国内工艺尚不完善，导致半焦基活性碳材料的应用受到了很大的限制。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种半焦基活性碳吸附材料及其制备方法和用途，所述半焦基活性碳吸附材料具有高的比表面积，大的总孔体积，BJH吸附平均孔径大，其在应用于甲硫醇、羰基硫等有机硫废气时能够有效地提高有机硫的脱除效率。

为了实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种半焦基活性碳吸附材料，所述半焦基活性碳吸附材料的反应原料包括半焦粉、氢氧化钾溶液和二氧化碳气体，其中，二氧化碳气体用作活化剂。