一种低温等离子体改性制备脱汞吸附剂的方法及应用

技术领域

本发明属于烟气净化技术领域，具体涉及一种低温等离子体改性制备脱汞吸附剂的方法及应用。

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。

联合国环境规划署最新发布的《2018年全球汞评估报告》报道，2015年全球人为汞排放高达2220吨(比2010年增长13.27％)，其中燃煤汞排放量约占全球人为汞排放总量的21％。在燃煤烟气中，汞主要有三种存在形态：单质汞(Hg

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种基于协同效应的低温等离子体改性制备脱汞吸附剂的方法及应用。

为解决以上技术问题，本发明的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种低温等离子体改性制备脱汞吸附剂的方法，包括如下步骤：

将碳基材料与过渡态金属氧化物破碎筛分，并按设定比例混合后，通入氧气后，经低温等离子体处理，即得脱汞吸附剂。

第二方面，本发明提供一种脱汞吸附剂，由以上低温等离子体改性制备脱汞吸附剂的方法制备而成。

第三方面，本发明提供所述脱汞吸附剂在烟气脱汞中的应用。

与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：

(1)在氧低温等离子体的作用下，氧分解产生活性组分氧自由基，相较于单独处理碳基材料，进一步加入过渡态金属氧化物，使其能够在氧自由基的作用下，转化为更高价态的氧化物。金属氧化物价态的升高，能促使氧自由基的分解速率进一步提高，同时在后期脱汞过程中，高价态的金属氧化物也能够氧化单质汞，提高脱汞效率。

(2)相较于单独处理过渡态金属氧化物，碳基材料的加入，能够使更多的氧自由基被负载在碳基材料上对其进行改性，使得氧自由基的利用率提高，即低温等离子体的能量利用率增加。

(3)同时处理过渡态金属氧化物与碳基材料，使两者之间发生协同作用，提高活性组分的分散性，促进更多的氧自由基释放并被有效利用，能够提高活性自由基的利用率，使得低温等离子体的能量利用率增加，这是提高脱汞效率的关键。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为实施例1的脱汞吸附剂的制备流程图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

第一方面，本发明提供一种低温等离子体改性制备脱汞吸附剂的方法，包括如下步骤：

将碳基材料与过渡态金属氧化物破碎筛分，并按设定比例混合后，通入氧气后，经低温等离子体处理，即得脱汞吸附剂。

在一些实施例中，所述碳基材料为活性炭或生物焦。

在一些实施例中，所述过渡态金属氧化物为氧化亚铁、三氧化二铈、氧化钴或三氧化二锰。

在一些实施例中，过渡态金属氧化物与碳基材料的质量比为1:20-20:1。

进一步的，过渡态金属氧化物与碳基材料的质量比为1:10-10:1。

更进一步的，过渡态金属氧化物与碳基材料的质量比为1:1-4。

在一些实施例中，低温等离子体处理的时间为1-100min。

进一步的，低温等离子体处理的时间为1-10min。

第二方面，本发明提供一种脱汞吸附剂，由以上低温等离子体改性制备脱汞吸附剂的方法制备而成。

第三方面，本发明提供所述脱汞吸附剂在烟气脱汞中的应用。

实施例1

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将生物焦与氧化亚铁破碎筛分；

(2)将生物焦与氧化亚铁按质量比为1：1进行混合，接着将混合物放入介质阻挡放电反应器中；

(3)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理3min，含氧官能团C＝O的含量为48％，氧化亚铁含量为31.88％，三氧化二铁含量为68.12％；

(4)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

实施例2

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将活性炭与三氧化二锰破碎筛分；

(2)将活性炭与三氧化二锰按质量比为2：1进行混合，接着将混合物放入介质阻挡放电反应器中；

(3)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理5min，经测试，碳基材料上含氧官能团C＝O的含量为61％，三氧化二锰含量为40.96％，二氧化锰含量为59.04％；

(4)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

实施例3

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将活性炭与三氧化二铈破碎筛分；

(2)将活性炭与三氧化二铈按质量比为2：1进行混合，接着将混合物放入介质阻挡放电反应器中；

(3)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理5min，碳基材料上含氧官能团C＝O的含量为63％，三氧化二铈含量为27.35％，二氧化铈含量为72.65％；

(4)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

实施例4

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将生物焦与三氧化二铈破碎筛分；

(2)将生物焦与三氧化二铈按质量比为1：1进行混合，接着将混合物放入介质阻挡放电反应器中；

(3)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理10min，碳基材料上含氧官能团C＝O的含量为67％，三氧化二铈含量为24.64％，二氧化铈含量为75.36％；

(4)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

实施例5

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将活性炭与三氧化二锰破碎筛分；

(2)将活性炭与三氧化二锰按质量比为1：1进行混合，接着将混合物放入介质阻挡放电反应器中；

(3)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理10min，碳基材料上含氧官能团C＝O的含量为65％，三氧化二锰含量为35.47％，二氧化锰含量为64.53％；

(4)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

实施例6

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将活性炭与氧化钴破碎筛分；

(2)将活性炭与氧化钴按质量比为10：1进行混合，接着将混合物放入介质阻挡放电反应器中；

(3)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理20min，碳基材料上含氧官能团C＝O的含量为68％，氧化钴含量为26.21％，氧化高钴含量为73.79％。

(4)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

实施例7

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将活性炭与氧化亚铁破碎筛分；

(2)将活性炭与氧化亚铁按质量比为1：10进行混合，接着将混合物放入介质阻挡放电反应器中；

(3)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理20min，碳基材料上含氧官能团C＝O的含量为51％，氧化亚铁含量为28.73％，三氧化二铁含量为71.27％；

(4)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

实施例8

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将活性炭与三氧化二锰破碎筛分；

(2)将活性炭与三氧化二锰按质量比为20：1进行混合，接着将混合物放入介质阻挡放电反应器中；

(3)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理50min，碳基材料上含氧官能团C＝O的含量为71％，三氧化二锰含量为25.79％，二氧化锰含量为74.21％；

(4)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

对比例1

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将活性炭破碎筛分，并将筛分后的活性炭粉末放入介质阻挡放电反应器中；

(2)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理10min，碳基材料上含氧官能团C＝O的含量为43％；

(3)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

对比例2

脱汞吸附剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)采用粉碎机将氧化亚铁破碎筛分，并将筛分后的氧化亚铁粉末放入介质阻挡放电反应器中；

(2)向反应器中通入氧气，在低温等离子体作用下处理10min，氧化亚铁含量为46.33％，三氧化二铁含量为53.67％；

(3)进行脱汞性能测试，反应条件为初始汞浓度为70μg/m

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。