[发明专利]利用燃煤电厂生产环境制取并循环利用功能化MOFs基烟气污染物吸附剂的系统及方法

说明书

本发明属于燃煤烟气污染物控制的技术领域，具体涉及一种利用燃煤电厂生产环境制取并循环利用功能化MOFs基烟气污染物吸附剂的系统及方法；对预先利用水热合成法等所制得的功能化铁基MOFs前驱体物质进行煅烧，在实现前驱体热解的基础上，可以获得脱除多种烟气污染物的吸附剂，之后所形成的吸附剂随着烟气流动在温度较低的适宜区间对多种污染物进行协同高效脱除，最终被除尘器分离捕获。之后借助程序升温热处理的方式，在特定气氛条件下实现吸附剂的再生，并采用急速冷凝等手段对所脱除的多种烟气污染物进行分级分离及回收。本发明无需增加新设备且流程简单，适于针对现有存量机组进行改造，不受煤种和燃烧工况的限制，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于燃煤烟气污染物控制的技术领域，涉及燃煤烟气污染物的吸附及分离；具体涉及一种利用燃煤电厂生产环境制取并循环利用功能化MOFs基烟气污染物吸附剂的系统及方法。

背景技术

在中国，高速发展的工业化进程导致中国当前面临温室气体排放与空气污染的双重叠加压力，由于特殊的能源结构，中国电力行业的生产过程过度依赖煤炭的燃烧，导致行业自身的资源损耗和污染物排放指标与国际先进水平相差较大。同时，电力行业单台发电设备容量大，发电过程需要消耗大量的煤炭，所以CO₂和大气污染物的排放不仅量大，而且相对集中。中国电力行业中因煤炭燃烧所释放的CO₂占排放总量的40%，居所有行业之首；2016年电力行业SO₂、NO_X和Hg的排放量分别约占中国工业总排放量的45%、64%和50%。但是在电力行业生产过程中，所排放的CO₂和大气污染物的排放源一致，其产生均来自煤炭的燃烧。这种特殊的共根同源特性带来了协同处理的潜力，实现两者的协同减排具有现实基础，并且可以更大程度降低环境治理的成本费用。

现阶段电厂针对多种烟气污染物尚无协同控制方法，根据我国目前实际情况，能够与现有静电除尘器和布袋除尘器等设备联用的吸附剂喷射法，已经成为降低燃煤电厂烟气污染物排放量的一项具有巨大发展潜力的技术。其中，活性炭喷射法已开始应用于部分城市的固体废物焚烧装置中，但同时存在制备成本高和分离特性差等问题。因此，开发高效廉价的可循环吸附剂是国家能源与环境领域的重大需求。

以生物质作为原料制备经济高效的吸附剂并实现循环再生是“以废脱毒”的重要技术路线。利用生物质脱除燃烧污染物弥补了生物质热值与单独利用效率较低的缺点，是生物质有效利用的重要途径，国际上的相关研究已经得到广泛开展。将生物质资源化利用，是绿色、低碳的发展方向，探索低费用的制焦和吸附工艺则是生物焦利用的必要前提。但是通过热解直接获得的生物焦，其烟气污染物的脱除效率较低，需要进行改性处理，且存在分离回收困难的问题。因此如何针对生物质基础特性，探索功能化改性方法，在强化污染物脱除能力的同时，提升分离再生性能，已经成为亟待解决的问题。

另外，金属有机骨架材料MOFs（Metal-Organic Frameworks）是将有机配体与金属离子通过络合作用自组装形成的具有超分子微孔网络结构的类沸石晶体材料，具有稳定的结构、较大的比表面积、开放的金属可配位点及高度的化学可修饰性等优良性能，已在气体储存和分离方面得到了广泛的应用，在吸附领域具有广阔的应用前景。近年来，将MOFs应用于环境污染物吸附脱除的研究已受到众多学者的广泛关注。

发明内容