CN113731356A - 一种改性活性炭吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
一种改性活性炭吸附剂及其制备方法和应用，先称取2.5g的200目活性炭粉末；把称取好的活性炭粉末加入到配置好的H2O2溶液中；通过60摄氏度水浴加热搅拌4小时；本发明方法操作简单，容易制造，大大的节约了制造成本，提高了生产效率，且通过本发明方法制备出来的吸附剂，对重金属去除的效果得到了提升，且主要应用于水泥窑炉烟气治理，在气力输送泵内的***喷入水泥窑尾除尘器之前，吸附剂就将重金属吸附，随着吸附剂在烟道中的停留，时间越长对重金属的吸附效果越好；而且对烟气适应性广，在各类SO2含量、水分含量及含氧量下均有极好的适应性。
Description
本发明涉及吸附剂技术领域，具体是一种改性活性炭吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
我国是水泥生产大国，占世界总产量的一半以上；水泥生产大气污染较为严重，而国内外的水泥窑烟气减排技术多针对颗粒物、SO2及NOx，较少关注重金属的控制；对于协同处置固体废物的水泥窑炉，由于固体废物中的重金属含量往往比普通水泥原料高，因而烟气中重金属元素的控制更为重要；由于水泥生产线排放烟气量大，因此水泥行业重金属排放量巨大；吸收法对于去除水溶性较强的重金属物质较好，而对于难溶于水的重金属则效果较差，常见于高浓度、水溶性好的烟气处理；鉴于此，本发明提供一种改性活性炭吸附剂及其制备方法和应用尤为必要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改性活性炭吸附剂及其制备方法和应用，可以有效解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：
一种改性活性炭吸附剂制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、将H2O2溶液稀释为30％的H2O2溶液，并取100ml的30％H2O2溶液作为改性剂；
S2、称取少量的活性炭粉末，加入到100ml的30％H2O2溶液中，以 50-80摄氏度水浴加热搅拌6小时以下；
S3、将合成溶液进行过滤并用去离子水洗涤3次，直到洗去残余杂质；
S4、配置PdCl2溶液，并将洗涤后的活性炭倒入PdCl2溶液中，进行搅拌；
S5、再加入0.1M NaBH4溶液5ml；继续搅拌3小时，使Pd负载到活性炭上；
S6、将溶液进行过滤，并用无水乙醇对活性炭进行洗涤，洗去活性炭吸附剂孔道的杂质；
S7、再对活性炭吸附剂进行烘干，使活性炭表面孔道残余的溶液完全挥发；
S8、改性活性炭吸附剂制备完成。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S2具体包括如下步骤：
A1、先称取2.5g的200目活性炭粉末；
A2、把称取好的活性炭粉末加入到配置好的H2O2溶液中；
A3、通过60摄氏度水浴加热搅拌4小时。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S4中配置PdCl2溶液的步骤包括获取无水PdCl2以及离子水，并将无水PdCl2和离子水进行混合。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S4中对倒入有活性炭的PdCl2溶液进行搅拌，且搅拌时长为半小时。
作为本发明的进一步优选方案，所述Pd负载表示负载3wt％的Pd，且Pd负载以吸附剂的总重计算。
另外还涉及一种改性活性炭吸附剂，由上述的一种改性活性炭吸附剂制备方法制备得到。
另外还涉及一种改性活性炭吸附剂在烟气重金属反应的应用。
另外还涉及一种改性吸附剂去除烟气重金属的使用方法，包括上述的一种改性吸附剂；将吸附剂储存于料仓中，通过气力输送泵输送至水泥窑尾烟道中。改性活性炭吸附剂将重金属吸附后，除尘器将吸附产物与烟气中的颗粒物一并脱除，剩余烟气经脱硫塔等后续治理设施后排放。
与现有技术相比，本发明提供了一种改性活性炭吸附剂及其制备方法和应用，具备以下有益效果：
本发明方法操作简单，容易制造，大大的节约了制造成本，提高了生产效率，且通过本发明方法制备出来的吸附剂，对重金属去除的效果得到了提升，且主要应用于水泥窑炉烟气治理，通过气力输送***喷入水泥窑尾除尘器之前，吸附剂将重金属吸附后通过除尘器与其他颗粒物一并脱除。随着吸附剂在烟道中的停留，时间越长对重金属的吸附效果越好；而且对烟气适应性广，在各类SO2含量、水分含量及含氧量下均有极好的适应性。
附图说明
图1为本发明改性活性炭吸附剂制备方法流程图；
图2为本发明吸附法脱除水泥窑炉烟气重金属工艺流程图；
图3为本发明吸附剂对高硫及低硫的烟气示意图；
图4为本发明吸附剂对烟气的水分适应性示意图；
图5为本发明吸附剂对烟气含氧量适应性示意图；
图6为本发明吸附剂停留时间示意图；
图7为本发明对重金属去除率的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
根据图1，本发明提供一种改性活性炭吸附剂及其制备方法和应用，包括一种改性活性炭吸附剂制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、将H2O2溶液稀释为30％的H2O2溶液，并取100ml的30％H2O2溶液作为改性剂；
S2、称取少量的活性炭粉末，加入到100ml的30％H2O2溶液中，以 50-80摄氏度水浴加热搅拌6小时以下；
S3、将合成溶液进行过滤并用去离子水洗涤3次，直到洗去残余杂质；
S4、配置PdCl2溶液，并将洗涤后的活性炭倒入PdCl2溶液中，进行搅拌；
S5、再加入0.1M NaBH4溶液5ml；继续搅拌3小时，使Pd负载到活性炭上；其中0.1M表示浓度；
S6、将溶液进行过滤，并用无水乙醇对活性炭进行洗涤，洗去活性炭吸附剂孔道的杂质；
S7、再对活性炭吸附剂进行烘干，使活性炭表面孔道残余的溶液完全挥发；
S8、改性活性炭吸附剂制备完成。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S2具体包括如下步骤：
A1、先称取2.5g的200目活性炭粉末；
A2、把称取好的活性炭粉末加入到配置好的H2O2溶液中；
A3、通过60摄氏度水浴加热搅拌4小时。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S4中配置PdCl2溶液的步骤包括获取无水PdCl2以及离子水，并将无水PdCl2和离子水进行混合。
作为本发明的进一步优选方案，所述步骤S4中对倒入有活性炭的PdCl2溶液进行搅拌，且搅拌时长为半小时。
作为本发明的进一步优选方案，所述Pd负载表示负载3wt％的Pd，且Pd负载以吸附剂的总重计算。
另外还涉及一种改性活性炭吸附剂，由上述的一种改性活性炭吸附剂制备方法制备得到。
另外还涉及一种改性活性炭吸附剂在烟气重金属反应的应用。
另外还涉及一种改性吸附剂去除烟气重金属的使用方法，包括上述的一种改性吸附剂；将吸附剂储存于料仓中，通过气力输送泵输送至水泥窑尾烟道，改性活性炭吸附剂将重金属吸附后，除尘器将吸附产物与烟气中的颗粒物一并脱除，剩余烟气经脱硫塔等后续治理设施后排放。
作为本发明的一个具体实施例:
参考图1，在30％H2O2溶液中加入粉末状的活性炭，在60摄氏度中水浴加热4小时，可以将活性炭表面上的含氧官能团及其孔道进行改善；再进行过滤洗涤，确保洗去残余的杂质；将无水PdCl2溶于去离子水中，得到PdCl2溶液，再把洗涤好的活性炭放置于PdCl2溶液中，进行搅拌；加入 NaBH4溶液，使溶液维持还原性环境，避免Pd被氧化，继续搅拌3小时，使3wt％Pd负载到活性炭上；然后在进行二次过滤洗涤，此次洗涤用到的是无水乙醇，直到洗掉吸附剂孔道杂质为止；最后再置于105摄氏度的烘干箱中进行烘干处理，使孔道残余的溶液挥发完毕。
一种改性活性炭吸附剂的应用，改性活性炭吸附剂可应用于水泥窑炉烟气处理，且对烟气适应性较广，在SO2浓度含量、水分含量及含氧量均有较好的适应性，且改性后的活性炭吸附剂对重金属吸附效果明显增加，停留的时间也有所增加。
SO2浓度含量：SO2浓度从0mg/m3提高到1000mg/m3时，吸附剂对各类重金属的吸附效果变化不大，重金属的去除效率增大1％-6％。
水分含量：随着烟气水分含量的提高，改性活性炭吸附剂对重金属的吸附效果有所下降，但始终高于普通活性炭的去除效率。
含氧量：随着含氧量的逐渐增加，对去除率的影响并不显著，重金属的去除效率增大1％-3％。
停留时间：随着停留的时间增加，停留时间为0.5s时，重金属已经能够去除一半以上，停留时间增加到2s时，重金属的去除效率增大7％-10％。
参考图3，SO2浓度从0mg/m3提高到1000mg/m3时，Cd、Cr、Hg、Pb 的去除效率范围分别为60.4％-61.7％、38.3％-41.1％、72.9％-77.4％、 70.6％-75.8％，因此改性活性炭吸附剂对高硫及低硫的水泥窑炉烟气均有适应性。
参考图4，水分含量的提高，Cd、Cr、Hg、Pb去除效率始终分别高于 58.3％、30.2％、65.3％、63.7％；由于水泥窑尾烟气含水率一般低于10％，因此改性活性炭吸附剂可以适应水泥窑炉烟气的水分条件。
参考图5，含氧量的提高，Cd、Cr、Hg、Pb的去除效率范围分别为 59.8％-61.8％、39.2％-40.7％、74.3％-76.8％、70.4％-72.6％；改性活性炭吸附剂对烟气含氧量适应性较好。
参考图6，停留的时间增长，停留时间为0.5s时，Cd、Cr、Hg、Pb的去除率分别为58.6％、35.6％、70.3％、69.4％，停留时间增加到2s时，Cd、 Cr、Hg、Pb的去除率分别为65.6％、45.2％、80.3％、76.5％；改性活性炭吸附剂在烟道中有一定的停留时间，停留时间至少应有0.5s。
参考下图，吸改性活性炭吸附剂置于活性炭料仓，通过电力输送泵一步步脱除水泥窑炉烟气的重金属。
改性活性炭吸附剂对重金属去除有较好的效果，与普通活性炭相比，对重金属的去除效率有明显提升。
参考图7为不同吸附剂对重金属的去除率；
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术方法进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种改性活性炭吸附剂制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
S1、将H2O2溶液稀释为30％的H2O2溶液，并取100ml的30％H2O2溶液作为改性剂；
S2、称取少量的活性炭粉末，加入到100ml的30％H2O2溶液中，以50-80摄氏度水浴加热搅拌6小时以下；
S3、将合成溶液进行过滤并用去离子水洗涤3次，直到洗去残余杂质；
S4、配置PdCl2溶液，并将洗涤后的活性炭倒入PdCl2溶液中，进行搅拌；
S5、再加入0.1M NaBH4溶液5ml；继续搅拌3小时，使Pd负载到活性炭上；
S6、将溶液进行过滤，并用无水乙醇对活性炭进行洗涤，洗去活性炭吸附剂孔道的杂质；
S7、再对活性炭吸附剂进行烘干，使活性炭表面孔道残余的溶液完全挥发；
S8、改性活性炭吸附剂制备完成。
2.根据权利要求1所述的一种改性活性炭吸附剂制备方法，其特征在于，所述步骤S2具体包括如下步骤：
A1、先称取2.5g的200目活性炭粉末；
A2、把称取好的活性炭粉末加入到配置好的H2O2溶液中；
A3、通过60摄氏度水浴加热搅拌4小时。
3.根据权利要求1所述的一种改性活性炭吸附剂制备方法，其特征在于，所述步骤S4中配置PdCl2溶液的步骤包括获取无水PdCl2以及去离子水，并将无水PdCl2和去离子水进行混合。
4.根据权利要求1所述的一种改性活性炭吸附剂制备方法，其特征在于，所述步骤S4中对倒入有活性炭的PdCl2溶液进行搅拌，且搅拌时长为半小时。
5.根据权利要求1所述的一种改性活性炭吸附剂制备方法，其特征在于，所述Pd负载表示负载3wt％的Pd，且Pd负载以吸附剂的总重计算。
6.一种改性活性炭吸附剂，其特征在于，由权利要求1-5任一所述的改性活性炭吸附剂制备方法制备得到。
7.根据权利要求6所述的一种改性活性炭吸附剂在烟气重金属反应的应用。
8.一种改性吸附剂去除烟气重金属的使用方法，包括权利要求6所述一种改性吸附剂；其特征在于，将吸附剂储存于料仓中，通过气力输送泵内输送至水泥窑尾烟道中，改性活性炭吸附剂将重金属吸附后，除尘器将吸附产物与烟气中的颗粒物一并脱除，剩余烟气经脱硫塔等后续治理设施后排放。
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