一种钙基吸收剂及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于废弃物资源化利用技术领域，特别涉及一种钙基吸收剂及其制备方法与应用。

背景技术

钙基吸收剂已广泛应用于烟气脱氯/脱硫及CO

电石渣是电石与水反应生成乙炔过程中产生的工业废弃物，主要成分是Ca(OH)

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种钙基吸收剂及其制备方法与应用，以克服现有技术中钙基吸收剂因使用寿命短而造成的使用成本较高的问题。

为了达到上述目的，本发明提供了一种钙基吸收剂的制备方法，包括如下步骤：

步骤1，使电石渣和木醋液混合并进行反应；

步骤2，将步骤1反应混合物固液分离，将所得液相进行干燥；

步骤3，将步骤2干燥后的固体在惰性气氛下热解，煅烧，得到钙基吸收剂。

本发明所述的钙基吸收剂的制备方法，在一实施方式中，所述电石渣和所述木醋液的混合比例为1g:(10-40)ml；所述电石渣和所述木醋液的反应温度为30-60℃，反应时间为30-60min。

本发明所述的钙基吸收剂的制备方法，在一实施方式中，步骤2干燥的温度为105-110℃。

本发明所述的钙基吸收剂的制备方法，在一实施方式中，步骤3所述热解的升温速率为3-5℃/min，热解的温度为450-600℃，热解的时间为1-2h。

本发明所述的钙基吸收剂的制备方法，在一实施方式中，步骤3煅烧的温度为700-850℃，煅烧的时间为1-2h。

本发明所述的钙基吸收剂的制备方法，在一实施方式中，所述木醋液为农林废弃物在低于350℃下干馏得到的液体副产物；所述木醋液含有有机酸、酮类有机物、酚类有机物、醇类有机物、醛类有机物。

本发明所述的钙基吸收剂的制备方法，在一实施方式中，所述电石渣在与所述木醋液混合前进行预处理，所述预处理包括：将所述电石渣粉碎成粉末，然后过60-120目筛。

本发明所述的钙基吸收剂的制备方法，在一实施方式中，步骤1反应混合物固液分离的方式为真空过滤。

为了达到上述目的，本发明还提供了上述的制备方法得到的钙基吸收剂。

为了达到上述目的，本发明更提供了上述的钙基吸收剂在烟气脱氯、烟气脱硫及CO

本发明的有益效果：

本发明使用木醋液对电石渣进行处理，木醋液中有机酸可与电石渣中的钙反应生成有机酸钙，有机酸钙在高温下分解释放大量气体产生丰富的孔结构。同时，木醋液中的酚、醇、醛、酮等有机物在缓慢热解中形成碳沉淀，可以起到物理屏障的作用，能有效阻止高温下钙晶体生长团聚，得到高比表面积的CaO颗粒。本发明利用改性电石渣高比表面积和丰富孔结构的优势，可以克服传统钙基吸收剂反应过程中产物对吸收剂的包裹窒息效应，有效提升了钙基吸收剂的吸收效率和吸收容量，延长了钙基吸收剂的使用寿命。

附图说明

图1为本发明一实施方式中钙基吸收剂制备工艺流程图。

具体实施方式

以下对本发明的技术方案作详细说明，以下实施方式在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施方式，下列实施方式中未注明具体条件的结构或实验方法，通常按照常规条件。

本发明提供了一种钙基吸收剂，本发明钙基吸收剂是基于木醋液改性电石渣制备得到的，具有丰富的孔结构和高比表面积，能够克服传统钙基吸收剂反应过程中产物对吸收剂的包裹窒息效应，能有效提升吸收效率及吸收容量。

本发明钙基吸收剂的制备方法如图1所示，包括如下步骤：

步骤1，使电石渣和木醋液混合并进行反应；

步骤2，将步骤1反应混合物固液分离，所得液相干燥；

步骤3，将步骤2干燥后的固体在惰性气氛下热解，煅烧，得到钙基吸收剂。

木醋液为农林废弃物低温干馏(<350℃)得到的液体副产物，含有大量有机酸类、酚类、醇类、醛酮类等有机物。电石渣是电石与水反应生成乙炔过程中产生的工业废弃物，主要成分是Ca(OH)

本发明制备方法中，步骤1为：使电石渣和木醋液混合并进行反应；

在一实施方式中，本发明电石渣在与木醋液混合前先进行预处理，预处理例如包括：将电石渣粉碎成粉末，然后过60-120目筛。本发明不特别限定电石渣粉碎成粉末的方式，例如为研磨，然后将粉碎后的粉末过60-120目筛。

在一实施方式中，本发明电石渣和木醋液的混合比例为1g:(10-40)ml。本发明电石渣和木醋液混合后，加热以进行反应。在一实施方式中，反应温度为30-60℃，反应时间为30-60min。

本发明制备方法中，步骤2为：将步骤1反应混合物固液分离，将所得液相进行干燥。

步骤1反应后的混合物为包含固相和液相的混合物，本发明不特别限定固液分离的方式，例如为过滤，更具体地，可以为真空抽滤，得到液相。然后，将所得液相进行干燥处理，例如在烘箱中进行干燥，干燥温度例如为105-110℃，直至干燥完全为止。

本发明制备方法中，步骤3为：将步骤2干燥后的固体在惰性气氛下热解，煅烧，得到钙基吸收剂。

本发明对惰性气氛不作特别限定，例如为氮气气氛、氩气气氛等。步骤2干燥后的固体在惰性气氛下进行缓慢热解，控制热解的升温速率为3-5℃/min，热解的温度为450℃-600℃，热解保持时间为1-2h，热解保持时间即在热解温度下维持的时间为1-2h，得到负载有碳模板的固体。

然后，将热解后的负载有碳模板的固体进行煅烧，得到钙基吸收剂。本发明不要求煅烧在惰性气氛下进行，煅烧可以直接在空气下进行。在一实施方式中，煅烧的温度为700-850℃，煅烧的时间为1-2h。

由本发明方法得到的钙基吸收剂具有比表面积高及孔隙结构丰富的优势，可以应用于烟气脱氯、脱硫及CO

为了进一步说明本发明技术方案，将通过以下实施例进行详细说明以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

实施例1

取10g电石渣固体，对电石渣固体进行研磨，然后进行粒径筛选处理，选取60-80目筛网的粉末；将电石渣粉末置入烧杯中，加入200ml木醋液(所用木醋液为苹果木干馏所得，苹果木木醋液的主要有机成份为酮、酚、有机酸、醇和其他类物质，其中酸类52.7％、酮类21.9％、酚类13.4％、醇类2％)，置于55℃恒温水浴锅搅拌30min，使之反应完全。将搅拌后液体进行真空抽滤，放入105℃干燥箱中干燥，直至样品全部析出。将干燥后的固体放入管式炉中进行热解，氮气通入速率为0.5L/min，以3℃/min的升温速率升温到450℃后维持1h。最终，获得的材料在700℃条件下煅烧1h得到木醋液改性电石渣钙基吸收剂。

实施例2

取10g电石渣固体，对电石渣固体进行研磨，然后进行粒径筛选处理，选取60-80目筛网的粉末；将粉末置入烧杯中，加入200ml木醋液(所用木醋液为苹果木干馏所得，苹果木木醋液的主要有机成份为酮、酚、有机酸、醇和其他类物质，其中酸类52.7％、酮类21.9％、酚类13.4％、醇类2％)，置于55℃恒温水浴锅搅拌30min，使之反应完全。将搅拌后液体进行真空抽滤，放入105℃干燥箱中干燥，直至样品全部析出。将干燥后的固体放入管式炉中进行热解，氮气通入速率为0.5L/min，以3℃/min的升温速率升温到450℃后维持1h。最终，获得的材料在800℃条件下煅烧1h得到木醋液改性电石渣钙基吸收剂。

实施例3

取10g电石渣固体，对电石渣固体进行研磨，然后进行粒径筛选处理，选取60-80目筛网的粉末；将粉末置入烧杯中，加入300ml木醋液(所用木醋液为苹果木干馏所得，苹果木木醋液的主要有机成份为酮、酚、有机酸、醇和其他类物质，其中酸类52.7％、酮类21.9％、酚类13.4％、醇类2％)，置于55℃恒温水浴锅搅拌30min，使之反应完全。将搅拌后液体进行真空抽滤，放入105℃干燥箱中干燥，直至样品全部析出。将干燥后的固体放入管式炉中进行热解，氮气通入速率为0.5L/min，以3℃/min的升温速率升温到450℃后维持1h。最终，获得的材料在800℃条件下煅烧1h得到木醋液改性电石渣吸收剂。

实施例4

取10g电石渣固体，对电石渣固体进行研磨，然后进行粒径筛选处理，选取60-80目筛网的粉末；将粉末置入烧杯中，加入200ml木醋液(所用木醋液为苹果木干馏所得，苹果木木醋液的主要有机成份为酮、酚、有机酸、醇和其他类物质，其中酸类52.7％、酮类21.9％、酚类13.4％、醇类2％)，置于55℃恒温水浴锅搅拌30min，使之反应完全。将搅拌后液体进行真空抽滤，放入105℃干燥箱中干燥，直至样品全部析出。将干燥后的固体放入管式炉中进行热解，氮气通入速率为0.5L/min，以3℃/min的升温速率升温到600℃后维持1h。最终，获得的材料在800℃条件下煅烧1h得到木醋液改性电石渣吸收剂。

对比例1

取10g电石渣固体，对电石渣固体进行研磨，然后进行粒径筛选处理，选取60-80目筛网的粉末；将粉末置入烧杯中，加入20ml冰乙酸和80ml去离子水(冰乙酸足量，确保电石渣中钙基完全转化为乙酸钙)，置于55℃恒温水浴锅搅拌30min，使之反应完全。将搅拌后液体进行真空抽滤，放入105℃干燥箱中干燥，直至样品全部析出。将干燥后的固体放入管式炉中进行热解，氮气通入速率为0.5L/min，以3℃/min的升温速率升温到450℃后维持1h。最终，获得的材料在700℃条件下煅烧1h得到冰乙酸改性电石渣吸收剂。

对比例2

取10g电石渣固体，对电石渣固体进行研磨，进行粒径筛选处理，选取60-80目筛网的粉末；将粉末置入烧杯中，加入200ml木醋液(所用木醋液为苹果木干馏所得，苹果木木醋液的主要有机成份为酮、酚、有机酸、醇和其他类物质，其中酸类52.7％、酮类21.9％、酚类13.4％、醇类2％)，置于55℃恒温水浴锅搅拌30min，使之反应完全。将搅拌后液体进行真空抽滤，放入105℃干燥箱中干燥，直至样品全部析出。将干燥后的固体在700℃条件下煅烧1h得到木醋液改性电石渣吸收剂。

对比例3

常规CaO吸收剂，生产厂家为国药集团化学试剂有限公司。在实验之前，将CaO添加剂研磨并筛分，选取60-80目网筛粉末。

表1实施例1-4和对比例1-3得到的吸附剂的各项性能表征数据

对实施例1-4和对比例1-3所制得的吸收剂进行脱氯性能测试，HCl入口浓度1100ppm，反应温度550℃，测试结果如下表2所示。

表2吸收剂脱氯性能比较

由表2所示，实施例钙基吸收剂与对比例吸收剂相比，具有更高的脱氯效率，且HCl吸收量更高。进一步地，随着吸收剂吸附时间的增加，本发明实施例钙基吸收剂比对比例吸收剂的优势更加显著。

对实施例2、4和对比例1、3所制得的吸收剂进行脱硫反应，SO

表3吸收剂脱硫性能比较

将实施例2、4和对比例1、3所制得的吸收剂10mg置于热重分析仪中，CO

表4吸收剂捕集CO

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。