單質(zhì)汞礦物吸附劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明具體涉及以麥飯石為載體的單質(zhì)汞礦物吸附劑的制備方法。該單質(zhì)汞礦物 吸附劑主要用于各種含汞尾氣中單質(zhì)汞的脫除，尤其適用于燃煤電廠及垃圾焚燒廠的單質(zhì) 汞的脫除，并且不影響電廠飛灰的商業(yè)價(jià)值，屬于能源與環(huán)境領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 汞，作為一種重金屬污染物，具有高揮發(fā)性、巨毒性、持久性、長(zhǎng)距離運(yùn)輸性和生物 積累性，對(duì)人類健康和社會(huì)環(huán)境有很大的破壞力，近年來(lái)逐漸引起了國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注并 成為研究熱點(diǎn)。由于汞的排放與污染具有全球性，因此世界上許多國(guó)家對(duì)汞的排放都做了 相應(yīng)的限制，并制定了一系列汞的排放標(biāo)準(zhǔn)。2005年美國(guó)首次將汞作為燃煤污染物控制提 上日程并頒布了世界上第一個(gè)燃煤電廠污染物控制標(biāo)準(zhǔn)，2011年美國(guó)EPA又制定了更為嚴(yán) 格的關(guān)于汞的控制的標(biāo)準(zhǔn)。作為汞排放的大國(guó)，我國(guó)也對(duì)汞的控制和研究投入了大量的人 力、物力及財(cái)力，相繼建立了國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展項(xiàng)目（973)和國(guó)家高技術(shù)發(fā)展研究項(xiàng) 目（863) ;2011年我國(guó)頒布最新的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，明確規(guī)定了燃煤電廠汞 排放量的最低值。針對(duì)國(guó)內(nèi)外脫汞技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，目前世界比較成熟且公認(rèn)的燃煤煙氣 單質(zhì)汞礦物吸附劑是以活性炭為載體制備出來(lái)的，特別是經(jīng)過(guò)改性處理的活性炭可達(dá)90% 以上的單質(zhì)汞效率，但其利用量大、成本高以及會(huì)影響電廠飛灰的商業(yè)價(jià)值等因素導(dǎo)致了 碳基吸附劑的推廣受限；隨后，飛灰吸附劑、鈣基吸附劑、金屬吸附劑等大量吸附劑也逐漸 進(jìn)入了研究領(lǐng)域，但也都具有不同的限制因素。為克服上述汞吸附劑的缺點(diǎn)，尋找并制備脫 汞效率高、投資費(fèi)用低、環(huán)境污染少的新型礦物吸附劑具有重大意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于，提供脫汞效率高、投資費(fèi)用低、環(huán)境污染少的新型礦物單質(zhì)汞 礦物吸附劑及其制備方法，使吸附劑高效率地脫除尾氣中單質(zhì)汞的同時(shí)不影響飛灰等相關(guān) 產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性，更適合實(shí)際應(yīng)用。
[0004] 本發(fā)明提出的單質(zhì)汞礦物吸附劑，是以麥飯石為載體，順次經(jīng)過(guò)化學(xué)浸漬、過(guò)濾、 烘干、研磨等的工藝過(guò)程。其特征是麥飯石礦藏豐富、價(jià)格低廉，有較好的結(jié)構(gòu)性能，多孔 且表面積大，易于改性處理，可有效脫除燃煤煙氣中的單質(zhì)汞，同時(shí)又不影響飛灰的商業(yè)價(jià) 值；同時(shí)，加工過(guò)程沒(méi)有煅燒等復(fù)雜工藝，使其加工具有成本更低、過(guò)程更加便捷、成品率更 高等優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用中的推廣提供了可能性。
[0005] 本發(fā)明提出第一種單質(zhì)汞礦物吸附劑，其特征在于，其為經(jīng)化學(xué)改性劑浸漬、 過(guò)濾、干燥和研磨工藝的麥飯石，所述的其中化學(xué)改性劑和麥飯石的質(zhì)量比為〇. 48 %~ 9. 12% ;所述化學(xué)改性劑為溴化銅、氯化銅、溴化鈉、溴化鉀或碘化鉀的一種，并與去離子水 配制成濃度為〇. 2mol/L~2. 5mol/L的溶液。相應(yīng)地，本發(fā)明提出上述第一種吸附劑的制 備方法，其特征在于，其包括如下步驟：
[0006] (1)將麥飯石研磨為100~625目的粉末；
[0007] (2)將所述粉末放入化學(xué)改性劑中浸漬2~6小時(shí)，濾除溶液，進(jìn)行干燥處理，消 除殘留水份，形成吸附劑混合物；所述化學(xué)改性劑為溴化銅、氯化銅、溴化鈉、溴化鉀或碘 化鉀的一種，化學(xué)改性劑和麥飯石的質(zhì)量比為1 :3~1 :30,并與去離子水配制成濃度為 0. 2mol/L ~2. 5mol/L 的溶液；
[0008] (3)將所述吸附劑混合物研磨成60~500目的粉末，得到所述單質(zhì)汞礦物吸附劑。
[0009] 本發(fā)明提出的第二種單質(zhì)汞礦物吸附劑，其特征在于，其為經(jīng)化學(xué)改性劑浸漬、過(guò) 濾、干燥和研磨工藝的麥飯石，其化學(xué)試劑為鹽酸和硫代硫酸鈉的混合物，其質(zhì)量比為5 : 4~1 :3 ;其中所述鹽酸和硫代硫酸鈉反應(yīng)生成的單質(zhì)硫占單質(zhì)汞礦物吸附劑的質(zhì)量比為 0. 83%~9. 97%。
[0010] 相應(yīng)地，本發(fā)明提出了上述第二種單質(zhì)汞礦物吸附劑的制備方法，其特征在于，其 包括如下步驟：
[0011] ⑴將麥飯石研磨為100~625目的粉末；
[0012] (2)取濃度為0· 2mol/L~3mol/L的鹽酸溶液，加入去離子水將其濃度稀釋為 0. 16mol/L~0. 6mol/L，隨之放入所述麥飯石粉末攪拌均勾，然后加入硫代硫酸鈉顆粒，攪 拌2~6小時(shí)后，濾除溶液，用去離子水清洗，去掉鹽酸和硫代硫酸鈉的殘留，進(jìn)行干燥處 理，消除殘留水份，形成吸附劑；所述化學(xué)試劑硫代硫酸鈉和麥飯石的質(zhì)量比為1 :3~1 : 30 ;所述化學(xué)試劑鹽酸和硫代硫酸鈉的質(zhì)量比為5 :4~1 :3 ;
[0013] (3)將所述吸附劑研磨成60~500目的粉末，得到所述汞礦物吸附劑。
[0014] 所述麥飯石是天然礦物，礦藏豐富、價(jià)格低廉，主要成分是無(wú)機(jī)硅鋁酸鹽，因其具 有多孔性海綿狀特殊結(jié)構(gòu)而表現(xiàn)出巨大的表面積其結(jié)構(gòu)性能好，多孔且表面積大，易于改 性處理，可有效脫除燃煤煙氣中的單質(zhì)汞。另外，麥飯石不但有很好的吸附性能，而且具有 強(qiáng)烈的靜電引力、生物活性以及交換作用等特性。經(jīng)本發(fā)明提出方法改性處理后麥飯石能 夠提供有利于化學(xué)改性劑與單質(zhì)汞反應(yīng)的微觀環(huán)境，從而提高單質(zhì)汞的脫除能力。
[0015] 上述兩種單質(zhì)汞礦物吸附劑及其制備方法同樣也適用于原料為硅藻土的情況。
[0016] 本發(fā)明中所用的溶劑為去離子水。
[0017] 本發(fā)明所述攪拌手段可以但不限于是磁力攪拌器。
[0018] 經(jīng)上述第一種改性處理后，負(fù)載在所得吸附劑上的溴化銅、氯化銅、溴化鈉、溴化 鉀、碘化鉀能夠氧化單質(zhì)汞并與之反應(yīng)生成化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的化合物，隨后被吸附劑吸附從 而達(dá)到脫除單質(zhì)汞的目的。
[0019] 經(jīng)上述第二種改性處理后，由化學(xué)改性劑鹽酸和硫代硫酸鈉反應(yīng)生成的單質(zhì)硫同 樣能夠很好的負(fù)載在吸附劑的多孔表面上并與單質(zhì)汞結(jié)合生成穩(wěn)定的化合物。
[0020] 本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：該吸附劑的主要原料麥飯石儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、容易制備 的無(wú)毒無(wú)害的礦物材料，不但不影響電廠飛灰的商業(yè)價(jià)值，而且也不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污 染。同時(shí)，所使用的化學(xué)改性劑無(wú)毒害作用，吸附劑制備過(guò)程簡(jiǎn)單，沒(méi)有煅燒等復(fù)雜工藝，容 易操作，對(duì)單質(zhì)汞有明顯脫除效果，其脫汞效率可達(dá)90%以上，生產(chǎn)過(guò)程不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污 染。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明 進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于 限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之 間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0022] 以麥飯石為吸附載體，溴化銅（CuBr2)、氯化銅（CuCl2)、溴化鈉（NaBr)、溴化鉀 (KBr)、碘化鉀（KI)、鹽酸（HCl)和硫代硫酸鈉（Na2S2O3)等為化學(xué)改性劑制備出十二種單質(zhì) 汞礦物吸附劑。以麥飯石為吸附載體，鹽酸（HCl)和硫代硫酸鈉（Na2S2O3)為化學(xué)改性劑制 備出一種單質(zhì)汞礦物吸附劑。在各種吸附劑制備的過(guò)程中，都要經(jīng)過(guò)化學(xué)浸漬改性處理。然 而，由于化學(xué)改性劑很好的溶解在溶質(zhì)中，在過(guò)濾過(guò)程中會(huì)有一些化學(xué)改性劑隨濾液流出， 并且，一些載體顆粒也會(huì)因黏著在反應(yīng)器上而不能完全被收集。最終所制備的十二種改性 吸附劑成品中，負(fù)載的化學(xué)改性劑和單質(zhì)汞礦物吸附劑的質(zhì)量比如下所述：
[0023] 化學(xué)改性劑為溴化銅時(shí)，溴化銅與單質(zhì)汞礦物吸附劑的質(zhì)量比為：0.91 %~ 9. 12% ；
[0024] 化學(xué)改性劑為氯化銅時(shí)，氯化銅與單質(zhì)汞礦物吸附劑的質(zhì)量比為：0.66%~ 7. 22% ；
[0025] 化學(xué)改性劑為溴化鈉時(shí)，溴化鈉與單質(zhì)汞礦物吸附劑的質(zhì)量比為：0. 48%~ 6. 98% ；
[0026] 化學(xué)改性劑為溴化鉀時(shí)，溴化鉀與單質(zhì)汞礦物吸附劑的質(zhì)量比為：0. 58%~ 7. 13% ；
[0027] 化學(xué)改性劑為碘化鉀時(shí)，碘化鉀與單質(zhì)汞礦物吸附劑的質(zhì)量比為：0. 71 %~ 8. 33% ；
[0028] 化學(xué)改性劑為單質(zhì)硫時(shí)