專利名稱：一種用于煙氣脫汞的改性磁性催化劑及其制備方法和應用的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于煙氣脫汞領域，尤其涉及一種改性磁性催化劑及其制備方法，以及使 用該改性磁性催化劑對煙氣脫汞的應用方法。
背景技術(shù)：
活性炭噴射法是一種較為成功的煙氣脫汞技術(shù)。在過去的二十年中，這種技術(shù)已 經(jīng)在美國和歐洲成熟的應用于廢棄物燃燒煙氣中控制汞，其主要原理為煙氣中氣相的汞與 活性炭相接觸并且粘附與活性炭表面，而后隨著活性炭一起被FF或者ESP捕集，從而脫除 煙氣中的汞。在美國，活性炭噴射法廣泛的應用于燃煤電廠煙氣脫汞，根據(jù)現(xiàn)行汞排放控制法 規(guī)已在17個州實施的現(xiàn)狀，以及對新建電廠的更為嚴厲法規(guī)執(zhí)行趨勢，估計發(fā)電工業(yè)活性 炭的年需求量將新增4億磅?；钚蕴繃娙牒笥陲w灰混在一起，難以再生，同時影響飛灰品質(zhì)。噴入活性炭顆粒在 煙道中的停留時間很短，從噴入到被除塵裝置除去，僅有幾秒到幾十秒；活性炭吸附的汞含 量遠遠低于飽和吸附量，導致活性炭的利用率很低。不可重復利用與極低的利用率，致使活 性炭噴射脫汞技術(shù)的費用大增。美國環(huán)保署曾對活性炭噴射技術(shù)成本作過估計，按目前的 技術(shù)水平達到90%的脫汞效率，每脫除Ikg汞需花費US$11023 61728，其高昂的費用令 國內(nèi)的燃煤電廠望而生畏。此外普通的活性炭噴射法也只是將污染從煙氣中轉(zhuǎn)移至飛灰 中，并未真正的將汞脫除出來。因此尋找一種可以重復多次使用的活性炭，提高活性炭的利用率，可以極大的降 低活性炭噴射技術(shù)的成本，并有可真正的將污染物汞從中脫除，有利于這項技術(shù)在國內(nèi)的 推廣與使用。磁性活性炭在其他領域也有應用，用活性炭從氰化礦漿或溶液提取黃金已有數(shù)十 年的歷史，由于活性炭質(zhì)脆、易碎，部分已吸附黃金的炭粉隨著尾礦流失，造成黃金的損失， 為避免炭粉的流失。發(fā)展了磁炭法即賦活性炭以磁性，在尾礦處加以磁場吸附具有磁性的 碎活性炭，這樣就可減少黃金的流失。對活性炭進行改性提高其吸附汞的能力，同時將所吸附的汞固定的方法，已有 多篇專利。中國發(fā)明專利“一種用于脫汞的介孔賦硫活性炭及其制備方法”(申請?zhí)?200810197620)，以SO2為硫源，在溫度為300 850°C范圍內(nèi)，是活性炭與發(fā)生表面反 應，生成含硫表面官能團，同時使活性炭的部分微孔擴展為介孔，得到介孔賦硫活性炭。公 開號為CN101497029A的中國發(fā)明專利“用于煙氣脫汞的吸附劑及其制備方法”，公開了一 種采用硫磺通過熱沉淀獲得賦硫活性炭的方法。除此之外還有多篇關(guān)于活性炭賦溴的專利 和文獻這里不再一一敘述。根據(jù)文獻報道如需脫除煙氣中86%的汞，噴入煙道中的活性炭與汞的比例需大 于10000，煙氣中的汞量以20 μ g/m3計，則每方煙氣需投加0. 2g活性炭，結(jié)合鍋爐的每小時 數(shù)萬至數(shù)十萬煙氣量，一個鍋爐每年投加的活性炭的量是巨大的。而傳統(tǒng)的活性炭噴射法活性炭只能利用一次；噴射后混入飛灰的活性炭遠遠沒有達到對汞的飽和吸附量，仍然有 脫汞的能力，這是一種資源的極大浪費；并且大量的添加活性炭會提高飛灰中的碳含量，而 過高的碳含量會限制飛灰作為混凝土添加劑的商業(yè)應用；此外被活性炭吸附的汞仍然留著 飛灰中，并未真正的脫除只是將其轉(zhuǎn)移，可能會造成二次污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種可重復使用的改性磁性催化劑及其制備方法，以及使用該改性 磁性催化劑對煙氣脫汞的方法。一種用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭，包括以下重量百分比的成分50% 90% 活性炭，5% 40%狗304，其余為可溶性硫化物或溴化物。所述的可溶性的硫化物或溴化物 優(yōu)選為Nei2S或NaBr所述的改性磁性活性炭的比表面積為150 1500m2/g，磁力均值為15 50J/ (T · k · g)。磁性活性炭的再改性主要采用溶液浸漬法，以避免高溫下利用鹵素、硫等單質(zhì)改 性時和磁性成分反應，消除活性炭的磁性。一種如上所述的用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭的制備方法，包括以下步驟a)選用市售椰殼活性炭，將活性炭洗凈晾干后，在80 100°C下烘干。b)將 FeCl3 和 FeSO4 按照[Fe2+] [Fe3+] = 0. 5 2 的比例，加入 40 60°C 的 水，配制成質(zhì)量分數(shù)為10 60%的混合溶液，容器應密閉并利用N2隔絕空氣，防止亞鐵離 子被氧化。c)將步驟a)得到的活性炭顆粒倒入步驟b)得到的混合溶液中浸泡2 4小時。d)在機械攪拌下向混合溶液中加入堿溶液，將pH值調(diào)節(jié)至12 13，保持溫度在 40 80°C 4小時。所述的堿溶液為NaOH或氨水。e)水洗，干燥，用強磁場分離出具有磁性的活性炭顆粒。f)對步驟e)得到的磁性活性炭進行載硫或載溴改性，提高活性炭對煙氣中汞的 吸附效果。所述的載硫或載溴改性改性處理采用溶液浸漬法，即用質(zhì)量濃度為 10% 的Na2S溶液或NaBr溶液等體積浸漬2 4小時后，烘干。上述制得的改性磁性活性炭用于煙氣脫汞的工藝如下在煙氣進入電除塵裝置之前，將改性磁性活性炭噴入煙道，吸附脫除煙氣中的汞， 利用電除塵裝置將活性炭與飛灰一起脫除，而后利用磁選裝置將活性炭從飛灰中分離出來
重復使用。具體介紹如下利用0. 5-0. 6Mpa的壓縮空氣將改性磁性活性碳粉末噴射到煙氣管道中，氣源可 采用壓縮空氣或風機輸送。改性磁性活性炭粉末的噴射口設在除塵裝置之前，宜設在煙道 的彎折變徑處之前，利于活性炭的分散均勻吸附煙氣中的單質(zhì)汞。改性磁性活性炭的噴入 量根據(jù)煙氣中的單質(zhì)汞質(zhì)量濃度和煙氣量確定，為達到85%以上的脫汞效率，C/Hg即炭汞 比控制在10000 100000。噴入的改性磁性活性炭和飛灰一起被除塵裝置捕集下來，再用 利用專門的磁性分離裝置將其中的磁性活性炭分離出來。該活性炭可重復使用，可對分離 出來的改性活性炭取少量進行汞含量或含汞的煙氣穿透測試，以判斷是否能夠再次使用，該活性炭的理論使用次數(shù)可達10次以上。多次使用失效的活性炭應妥善安置，或采用化學法回收其中吸附的汞。本發(fā)明制備的改性磁性活性炭，可以重復多次使用，根據(jù)實驗中該活性炭對汞的 飽和吸附量、穿透時間和每次噴入煙道的停留時間，計算載溴活性炭理論使用次數(shù)大于80 次，載硫的活性炭理論的使用次數(shù)也大于15次?？紤]到每次使用過程中，活性炭的破碎失 效及磁分離的損失，正常損耗在70%左右，載硫改性活性炭的重復使用次數(shù)可以達到10次 以上，可以極大的降低活性炭的使用量。汞被多次使用的活性炭吸附富集起來，活性炭中汞 達到可提煉的濃度后，進行汞的提煉，從而開辟了一條徹底脫除及回收汞的途徑。


圖1為本發(fā)明制備方法的工藝流程框圖。圖2為本發(fā)明實施例的中試裝置示意圖。圖3為本發(fā)明實施例4的對比實驗數(shù)據(jù)圖。
具體實施例方式實施例1 將2. 13g活性炭粉末加入到含有0. 02mol Fe2+和0. 04mol Fe3+的20mL去離子水 溶液中，溫度保持在40°C，氮氣氛圍中浸漬2小時使!^2+和!^3+離子吸附在活性炭上，然后 在機械攪拌下向混合溶液中加入過量的lmol/L氨水，調(diào)節(jié)pH值至12，用去離子水和乙醇 洗滌數(shù)次，烘干，用強磁場分離，即可得到磁性活性炭。然后取一定質(zhì)量的磁性活性炭，置于 5wt 1^Na2S溶液中浸泡4小時，取出烘干，置于固定床煙氣脫汞裝置中，實驗得脫汞效率> 90%。實施例2:將40 公斤活性炭用 100L 的 30% 的 FeCl3 和!^必04(按[Fe3+] [Fe2+] = 3 2) 的混合溶液浸泡2小時，用N2隔絕空氣，再用10%的NaOH調(diào)至pH = 13，40°C恒溫4h，水洗 后干燥。將制備的磁性活性炭，利用2% NaBr溶液浸泡2小時后，烘干待用。圖2為10000m2/h規(guī)模的脫汞中試裝置，整個裝置由鍋爐、SCR脫硝系統(tǒng)、空氣預熱 器、除塵器、灰倉、引風機和脫硫系統(tǒng)和煙囪組成。煙氣中汞初始含量20μ g/m3?；钚蕴康膰娙朦c選在SCR之后，空氣預熱器之前，保證足夠的停留時間，讓活性炭 吸附煙氣中的汞。采用通用的活性炭噴射器，將所制備的賦溴磁性活性炭以C/Hg為10000 的比例噴入煙道中，即按照每小時^g的投加量噴入煙道，改性磁性活性炭在煙氣中分散 后充分吸附煙氣中的汞，然后用除塵器將吸附有汞的活性炭捕集下來，經(jīng)測試噴入點后Hm 處汞含量2 3 μ g/m3,除塵器出口處汞含量小于1 μ g/m3。收集除塵器除下來的飛灰，利用強磁場篩選出其中的磁性活性炭，回收率達80% 以上，磁性活性炭可重復使用10次以上。實施例3 取三份含7. 8g FeCljP 3. 9g FeSO4的混合粉末，分別溶于30、60、90mL水中，然后 在70°C下，加入10g、20g、30g的活性炭浸泡2小時，機械攪拌下用NaOH(1 OOmL，5mol/L)逐 滴滴淀，至溶液呈堿性(PH= 12-13)，用去離子水沖洗數(shù)遍，去除鹽分和水溶性物質(zhì)。用漏斗過濾得到磁性活性炭，在100°c下烘干，分別編號為1、2、3號樣品。進行磁性及BET比表
面積的測定得
權(quán)利要求
1.一種用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭，其特征在于包括以下質(zhì)量百分比的成分 50% 90%活性炭，5% 40%狗304，其余為可溶性的硫化物或溴化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性磁性活性炭，其特征在于所述的可溶性的硫化物或溴 化物為Nei2S或NaBr。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性磁性活性炭，其特征在于所述的改性磁性活性炭的比 表面積為150 1500m2/g，磁力均值為15 50J/(T · k · g)。
4.一種如權(quán)利要求1所述的用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟a)將活性炭原料洗凈晾干，在80 100°C下烘干。b)將FeCl3和FeSO4按照[Fe2+] [Fe3+] = 0. 5 2的比例，加入40 60°C的水，配 制成質(zhì)量分數(shù)為10 60%的混合溶液；c)將步驟a)處理后的活性炭顆粒倒入步驟b)得到的混合溶液中浸泡，并利用隊隔絕 空氣防止狗2+被氧氣氧化；d)在機械攪拌下向混合溶液中加堿溶液，將pH值調(diào)節(jié)至12 13，保持溫度在40 800C 3 6小時；e)水洗，干燥，用強磁場分離出具有磁性的活性炭顆粒；f)對步驟e)得到的磁性活性炭進行載硫或載溴改性處理，得到改性磁性活性炭。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭的制備方法其特征在于所 述的活性炭原料的粒度為20 40目，比表面積為150 2000m2/g。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭的制備方法其特征在于步 驟c)中活性炭的浸泡時間為2 4小時。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭的制備方法其特征在于步 驟c)中所述的堿溶液為NaOH溶液或氨水。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于煙氣脫汞的改性磁性活性炭的制備方法其特征在于所 述的載硫或載溴改性處理的方法為用質(zhì)量濃度為 10%的Na2S或NaBr溶液浸漬2 4小時，烘干。
9.一種利用如權(quán)利要求1所述的改性磁性活性炭的應用方法，其特征在于，包括以下 步驟利用0. 5-0. 6Mpa的壓縮空氣將活性碳粉末噴射到位于除塵裝置之前的煙氣管道中， 改性磁性活性炭的噴入量為炭汞比在10000 100000，噴入的改性磁性活性炭和煙氣飛灰 一起被除塵裝置捕集下來，再用磁性分離裝置將其中的磁性活性炭分離出來重復使用；多 次使用失效的改性磁性活性炭妥善安置，或采用化學法回收其中吸附的汞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種改性磁性催化劑，包括以下重量百分比的成分50％～90％活性炭，5％～40％Fe3O4，其余為可溶性的硫化物或溴化物。本發(fā)明還公開了上述改性磁性催化劑的制備方法及其應用，采用大表面積的活性炭，利用水熱法制得具有磁性的活性炭，然后對磁性活性炭進行載硫或載溴改性，制得的改性磁性活性炭可用于煙氣脫汞。本發(fā)明制備的改性磁性活性炭可多次重復使用，極大的降低了活性炭的使用量，汞被多次使用的活性炭吸附富集起來，活性炭中汞達到可提煉的濃度后，進行汞的提煉，從而開辟了一條徹底脫除及回收汞的途徑。
文檔編號B01J20/30GK102078797SQ20101059120
公開日2011年6月1日 申請日期2010年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月16日
發(fā)明者倪海波, 吳忠標, 歐自偉, 莫建松 申請人:吳忠標, 杭州天藍環(huán)保設備有限公司, 浙江天藍環(huán)保技術(shù)有限公司