一种含铜溶液浸渍改性生物质焦脱汞吸附剂及其制备方法

技术领域

本发明属于燃煤烟气脱汞领域，具体涉及一种含铜溶液浸渍改性生物质焦脱汞吸附剂及其制备方法。

背景技术

能源是人类社会正常运行的枢纽之一，在现代社会，人们对于能源的需求是逐步上升的。虽然现在已经发展出很多清洁新能源，但是化石能源依旧是能源结构的主体。我国作为世界上最大的发展中国家，对于能源的需求量是巨大的。煤炭是我国主要化石能源，支撑起我国现代发电、冶金等工业的运行和发展。煤炭富含硫、氮以及部分痕量元素，其燃烧后会产生对应的污染物。硫氮污染物的处理技术现已成熟，但是对于痕量元素的研究处理，依然处于起步阶段。

汞作为烟气中的痕量元素之一，其具有毒性、高挥发和食物链富集等特性，会严重危害人类的生命健康。活性炭喷射脱汞技术是现在较为成熟的吸附剂脱汞技术，但是作为脱汞吸附剂原材料的活性炭，具有价格高、效率低以及受外界影响因素大等缺点，使得该技术的实际应用成本过高，阻碍了该技术的应用。生物质来源丰富，价格低廉，通过物理破碎、高温热解后制得的生物质焦同样具有良好的脱汞性能。现有技术中通常用卤化铵盐溶液对生物质焦进行浸渍改性，进一步提升吸附剂的脱汞效率，但经过这种方法处理的生物质焦，依旧存在对硫的毒害作用抗性较低、对高温抗性较低等缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种含铜溶液浸渍改性生物质焦脱汞吸附剂及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种含铜溶液浸渍改性生物质焦脱汞吸附剂的制备方法，将粒径为0.1-0.3mm的生物质焦颗粒与卤化铜溶液混合，搅拌，进行浸渍改性，静置得到混合溶液，对混合溶液进行过滤、洗涤和干燥得到卤化铜溶液改性生物质焦脱汞吸附剂。

进一步的，包括如下步骤：

步骤(1)：对生物质材料进行洗涤、破碎、筛分，得到粒径为0.08-1.2mm的生物质颗粒；

步骤(2)：将0.08-1.2mm的生物质颗粒进行高温热解、研磨、筛分，得到粒径为0.1-0.3mm的生物质焦颗粒；

步骤(3)：将粒径为0.1-0.3mm的生物质焦颗粒与卤化铜溶液混合，采用磁力搅拌器搅拌，进行浸渍改性，之后静置；

步骤(4)：采用漏斗对浸渍改性后的混合溶液进行过滤，对过滤后得到的焦样颗粒进行洗涤，得到纯净改性焦颗粒；

步骤(5)：将纯净改性焦颗粒置于烘箱中进行干燥，得到卤化铜溶液改性生物质焦脱汞吸附剂。

进一步的，步骤(1)中的生物质材料为农林作物的茎、壳或叶；农林作物优选为水稻、小麦、核桃或玉米的任一种。

进一步的，步骤(2)中的高温热解时间为10-15min，热解温度为500-650℃。

进一步的，步骤(3)中的卤化铜溶液的浓度为0.05-0.3mol/L。

进一步的，所述卤化铜为氯化铜、溴化铜、碘化铜中的任意一种。

进一步的，步骤(3)中的搅拌时间为5-7h，静置时间为11-13h。

进一步的，步骤(4)中的滤纸孔径为0.03-0.08mm。

进一步的，步骤(5)中的干燥时间为6-8h，干燥温度为60-100℃。

一种含铜溶液浸渍改性生物质焦脱汞吸附剂，采用上述的方法制备。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

(1)本发明采用限定浓度的卤化铜溶液对生物质焦进行浸渍改性，一方面除去吸附剂微孔里面的灰分，提升吸附剂对于汞的物理吸附面积；另一方面会和生物质焦表面发生化学反应，在吸附剂表面产生多个化学吸附位点，提升吸附剂的化学吸附，极大提升了吸附剂的脱汞效率。

(2)本发明对于粒径为0.1-0.3mm的生物质焦颗粒采用浓度为0.05-0.3mol/L的卤化铜溶液进行改性，避免了卤化铜浓度过低，导致的不足和生物质焦反应，产生足够多的化学吸附位点的问题；还避免了浓度过高，溶质卤化铜则会堵塞吸附剂微孔，同样会降低吸附剂脱汞效率的问题。

(3)本发明制备的改性生物质焦脱汞吸附剂会产生富氯配位Cu

(4)本发明采用废弃农林作物作为生物质焦的原材料，能够有效利用废弃资源，减少秸秆燃烧带来的污染，实现节能环保。

(5)本发明采用生物质焦代替成本高、适用范围小的活性炭，能够降低活性炭喷射技术的成本，提升吸附剂脱汞效率。

(6)本发明提供的脱汞吸附剂的制备方法，成本低廉，流程工艺简单，扩充了吸附剂的适用范围，能够满足发电、冶金等产业脱汞需求。

附图说明

图1为本发明的制备流程图。

图2为未经改性、用0.1mol/L的氯化铜(CuCl

图3为用0.15mol/L的氯化铜(CuCl

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详述。

生物质焦是生物质在无氧条件下生物质高温热解制备的产物。作为脱汞吸附剂的生物质原材料主要为农林废弃物，价格低廉，储量丰富。生物质热解后制得的生物质焦，具有发达的孔隙结构与足够大的吸附表面积，与活性炭性质相似，具有良好的吸附脱汞性能。通过对生物质焦进行溶液浸渍改性，能够进一步提升吸附剂的吸附面积，增加吸附剂表面的活性位点，进而提升吸附剂的脱汞效率。

本发明基于生物质的热分解以及溶液浸渍改性处理，采用0.15mol/L的CuCl

实施例1

从市场选取购买优质、便宜的生物质材料作为原料，对已购买的生物质材料进行洗涤，再利用破碎机对生物质原料进行切割，经过干燥、筛分之后得到粒径处于0.08-1.2mm之间的生物质颗粒；将样品放入坩埚，并置于马弗炉，在无氧、500℃高温条件下，热解10min，自然冷却后，研磨、筛分得到0.1-0.3mm的生物质焦颗粒；称取5g生物质焦颗粒，倒入250mL，0.1mol/L的CuCl

实施例2

从市场选取购买优质、便宜的生物质材料作为原料，对已购买的生物质材料进行洗涤，再利用破碎机对生物质原料进行切割，经过干燥、筛分之后得到粒径处于0.08-1.2mm之间的生物质颗粒；将样品放入坩埚，并置于马弗炉，在无氧、600℃高温条件下，热解10min，自然冷却后，研磨、筛分得到0.1-0.3mm的生物质焦颗粒；称取5g生物质焦颗粒，倒入250mL，0.1mol/L的CuCl

实施例3

从市场选取购买优质、便宜的生物质材料作为原料，对已购买的生物质材料进行洗涤，再利用破碎机对生物质原料进行切割，经过干燥、筛分之后得到粒径处于0.08-1.2mm之间的生物质颗粒；将样品放入坩埚，并置于马弗炉，在无氧、500℃高温条件下，热解10min，自然冷却后，研磨、筛分得到0.1-0.3mm的生物质焦颗粒；称取5g生物质焦颗粒，倒入250mL，0.15mol/L的CuCl

实施例4

从市场选取购买优质、便宜的生物质材料作为原料，对已购买的生物质材料进行洗涤，再利用破碎机对生物质原料进行切割，经过干燥、筛分之后得到粒径处于0.08-1.2mm之间的生物质颗粒；将样品放入坩埚，并置于马弗炉，在无氧、600℃高温条件下，热解10min，自然冷却后，研磨、筛分得到0.1-0.3mm的生物质焦颗粒；称取5g生物质焦颗粒，倒入250mL，0.15mol/L的CuCl

实施例5

从市场选取购买优质、便宜的生物质材料作为原料，对已购买的生物质材料进行洗涤，再利用破碎机对生物质原料进行切割，经过干燥、筛分之后得到粒径处于0.08-1.2mm之间的生物质颗粒；将样品放入坩埚，并置于马弗炉，在无氧、500℃高温条件下，热解10min，自然冷却后，研磨、筛分得到0.1-0.3mm的生物质焦颗粒；称取5g生物质焦颗粒，倒入250mL，0.3mol/L的CuCl

实施例6

从市场选取购买优质、便宜的生物质材料作为原料，对已购买的生物质材料进行洗涤，再利用破碎机对生物质原料进行切割，经过干燥、筛分之后得到粒径处于0.08-1.2mm之间的生物质颗粒；将样品放入坩埚，并置于马弗炉，在无氧、600℃高温条件下，热解10min，自然冷却后，研磨、筛分得到0.1-0.3mm的生物质焦颗粒；称取5g生物质焦颗粒，倒入250mL，0.3mol/L的CuCl

图2显示了按照实施例2、4、6制备的改性稻壳焦的脱汞性能。可以看出，随着改性溶液中CuCl

图3显示了不同SO