CN115475596B - 一种有效协同脱除so2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法 - Google Patents
一种有效协同脱除so2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115475596B CN115475596B CN202211088348.1A CN202211088348A CN115475596B CN 115475596 B CN115475596 B CN 115475596B CN 202211088348 A CN202211088348 A CN 202211088348A CN 115475596 B CN115475596 B CN 115475596B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- boron nitride
- dioxygen
- white
- heavy metals
- doped boron
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 52
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 47
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 title 1
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 27
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 claims abstract description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 22
- -1 dioxygen modified boron nitride Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 14
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims abstract description 10
- MGNCLNQXLYJVJD-UHFFFAOYSA-N cyanuric chloride Chemical compound ClC1=NC(Cl)=NC(Cl)=N1 MGNCLNQXLYJVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 9
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 26
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 12
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 10
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 claims description 7
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 7
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 5
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000000428 dust Substances 0.000 claims description 4
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims description 4
- 238000002791 soaking Methods 0.000 claims description 4
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 4
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 claims description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 3
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 2
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 5
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 abstract description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 abstract description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 abstract 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 14
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 9
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 9
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000036541 health Effects 0.000 description 3
- 238000003775 Density Functional Theory Methods 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 2
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021591 Copper(I) chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000357 carcinogen Toxicity 0.000 description 1
- 239000003183 carcinogenic agent Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M copper(I) chloride Chemical compound [Cu]Cl OXBLHERUFWYNTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 229910003439 heavy metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 1
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000010025 steaming Methods 0.000 description 1
- 239000011882 ultra-fine particle Substances 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L zinc dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/0203—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising compounds of metals not provided for in B01J20/04
- B01J20/0259—Compounds of N, P, As, Sb, Bi
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
- B01D53/06—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds
- B01D53/10—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography with moving adsorbents, e.g. rotating beds with dispersed adsorbents
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8603—Removing sulfur compounds
- B01D53/8609—Sulfur oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8665—Removing heavy metals or compounds thereof, e.g. mercury
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
- B01J27/24—Nitrogen compounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2258/00—Sources of waste gases
- B01D2258/02—Other waste gases
- B01D2258/0283—Flue gases
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明公开了一种有效协同脱除SO2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法,包括如下步骤:1)称取三乙醇胺和三聚氯氰添加到乙腈中;2)将硼酸添加到溶液中;3)在水浴锅中蒸发白色液状混合物至溶质完全析出;4)将白色粉末固体在保护气氛中处理得到白色固体纤维。5)将白色固体纤维进行除杂:6)将白色悬浊液进行抽滤,最终得到白色的双氧掺杂氮化硼材料BN‑2O。本发明制得的双氧改性氮化硼材料具有制备方法简单、原料成本低廉、控制污染物排放效果明显等优点;实现了烟气处理过程中多种污染物的协同脱除。
Description
技术领域
本发明公开涉及多种大气污染物联合控制技术领域,尤其涉及一种有效协同脱除SO2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法。
背景技术
我国有色金属产量近10年来迅猛增长,有色金属行业是我国极其重要的基础产业,在国防、科学技术、国民经济发展中起到了重要的作用。但是有色金属冶炼行业长期以来对环保重视的程度不高,已经成为我国污染源头减量及全过程控制、污染防治的重点行业之一,其中有色冶炼烟气由于烟气成分复杂并且烟气量波动较大导致有色冶炼烟气脱除难度较大。
有色金属矿多以硫化物的形态存在,冶炼过程中会产生大量0.05-25%浓度的SO2烟气,其排放量占我国SO2排放总量的6%以上。二氧化硫能够形成酸雨,使水域、土壤酸化,森林枯萎,建筑物被腐蚀;是形成PM2.5的重要前兆之一,会对居民的身体健康造成严重危害。国际卫生组织已将SO2列入三类致癌物清单。环境中的Cd、Pb、Zn等重金属污染物主要来源于金属冶炼、矿山开采等工业污染,其次是交通污染和生活垃圾污染。工业污染大多通过废气、废水和废渣进入环境,在人、动物和植物体内富集,对环境和人的健康造成很大危害。
有研究指出,氮化硼对于重金属,如镉、铅、锌等重金属有很强的吸附作用;有学者进行密度泛函理论计算(DFT)研究氮化硼纳米片用于SO2气体捕集过程中,发现氮化硼对SO2有较好的捕集效果。由于SO2具有还原性,而重金属氧化物大多都具有氧化性,由此推测,氮化硼可同时捕集SO2和重金属,且SO2的存在可促进氮化硼对于重金属的捕集过程。
目前,冶炼烟气的尾气处理技术已经相对成熟,现有文献对促进能源充分燃烧,提高SO2减排方法进行了充分探讨,但在节能减排的今天,关于冶炼烟气中SO2和重金属协同脱除的方法少见报道。
综上,开发一种在高温条件下协同脱除SO2和重金属的新型吸附剂材料是亟需解决的一个重要问题。
发明内容
鉴于此,本发明公开提供了一种有效协同脱除SO2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法,以解决有色金属冶炼过程中SO2的浓度高、气量波动大、同时含有Cd、Pb、Zn等多种重金属的问题。
本发明提供的技术方案,具体为,一种有效协同脱除SO2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法,包括如下步骤:
1)称取三乙醇胺C3H15NO3和三聚氯氰C3Cl3N3添加到乙腈C2H3N中,并搅拌至混合均匀;
2)将硼酸H3BO3添加进步骤1)得到的溶液中,并在水浴恒温摇床中加热震荡24h,得到白色液状混合物;
3)将步骤2)中得到的白色液状混合物,在水浴锅中蒸发至溶质完全析出,研磨成白色粉末固体;
4)将步骤3)中得到的白色粉末固体,在保护气氛下1100℃进行热解升温,升温速率为每分钟2-10℃,恒温时间3h,然后在保护气氛下降温至室温后得到白色固体纤维;
5)将步骤4)得到的白色固体纤维进行除杂:将所述白色固体纤维置于浓盐酸水溶液中在磁力搅拌下浸泡清洗24h,并用超声波清洗机超声处理1h后,得到白色悬浊液;
6)将步骤5)中得到的白色悬浊液进行抽滤,在抽滤过程中用水和乙醇交替洗涤,得到的固体置于70℃烘箱中干燥24h,最终得到白色的双氧掺杂氮化硼材料BN-2O。
优选地,步骤1)中所述三乙醇胺、三聚氯氰的摩尔比为1:2,乙腈的加入量为三乙醇胺和三聚氯氰混合物总质量的350wt%,加入环境温度为20-30℃,采用玻璃棒进行搅拌混合,其中玻璃棒搅拌时长为40±10min。
优选地,步骤2)中,硼酸与三乙醇胺的摩尔比为1:1,水浴恒温摇床的温度为95-100℃,转速为150rpm。
优选地,步骤3)中水浴锅的温度设置为70-90℃。
优选地,步骤4)中,保护气氛为氮气气氛,其气体流速为200-400mL/min。
优选地,步骤5)中,浓盐酸水溶液中,浓盐酸和水的体积比为1:3。
上述制备方法所得到的双氧掺杂氮化硼催化剂的应用,具体为:在有色重金属冶炼焚烧炉炉膛内900±50℃的温区布置两个喷口,喷口连接文丘里射流器,文丘里射流器将双氧改性氮化硼材料BN-2O喷入炉内,吸附重金属与SO2的混合烟气;通过双氧掺杂氮化硼将烟气中的气态重金属和SO2转化为颗粒态;
在烟道尾端采用布袋除尘器,一同捕捉双氧掺杂氮化硼颗粒与飞灰,完成双氧改性氮化硼吸附剂喷射联合捕集SO2和重金属。
本发明提供了一种有效协同脱除SO2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法,其得到的催化剂相比于活性炭等重金属吸附剂,本发明的原料简单,制作方法便捷;在气体高温吸附领域具有广泛的应用前景;
应用时,将喷入有色金属冶炼焚烧炉内的双氧改性氮化硼吸附剂粉末与有色金属冶炼产生的烟气中重金属蒸汽、SO2等反应,显著减少了重金属等超细颗粒物的生成。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本发明的公开。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明,以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反,它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的***的例子。
针对有色金属冶炼过程中SO2的浓度高、气量波动大、同时含有Cd、Pb、Zn等多种重金属的问题,本实施方案提出一种有效协同脱除有色金属冶炼过程中SO2和重金属的双氧掺杂氮化硼及该催化剂的制备方法,并应用该催化剂采用喷射改性氮化硼粉末的方法同时脱除SO2和Cd、Pb、Zn等重金属。
一种有效协同脱除SO2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法,包括如下步骤:
1)称取三乙醇胺C3H15NO3和三聚氯氰C3Cl3N3添加到乙腈C2H3N中,并搅拌至混合均匀;
2)将硼酸H3BO3添加进步骤1)得到的溶液中,并在水浴恒温摇床中加热震荡24h,得到白色液状混合物;
3)将步骤2)中得到的白色液状混合物,在水浴锅中蒸发至溶质完全析出,研磨成白色粉末固体;
4)将步骤3)中得到的白色粉末固体,在保护气氛下1100℃进行热解升温,升温速率为每分钟2-10℃,恒温时间3h,然后在保护气氛下降温至室温后得到白色固体纤维;
5)将步骤4)得到的白色固体纤维进行除杂:将所述白色固体纤维置于浓盐酸水溶液中在磁力搅拌下浸泡清洗24h,并用超声波清洗机超声处理1h后,得到白色悬浊液;
6)将步骤5)中得到的白色悬浊液进行抽滤,在抽滤过程中用水和乙醇交替洗涤,得到的固体置于70℃烘箱中干燥24h,最终得到白色的双氧掺杂氮化硼材料BN-2O。
步骤1)中三乙醇胺、三聚氯氰的摩尔比为1:2,乙腈的加入量为三乙醇胺和三聚氯氰混合物总质量的350wt%,加入环境温度为20-30℃,采用玻璃棒进行搅拌混合,其中玻璃棒搅拌时长为40±10min。
步骤2)中,硼酸与三乙醇胺的摩尔比为1:1,水浴恒温摇床的温度为95-100℃,转速为150rpm。
步骤3)中水浴锅的温度设置为70-90℃。
步骤4)中,保护气氛为氮气气氛,其气体流速为200-400mL/min。
步骤5)中,浓盐酸水溶液中,浓盐酸和水的体积比为1:3。
本实施方案在采用前驱体法制备活性氮化硼的基础上进行双氧改性,改变氮化硼表面的官能团,增加了活性吸附位点,增强其化学吸附效果。
上述双氧掺杂氮化硼催化剂的应用,在有色重金属冶炼焚烧炉炉膛内900±50℃的温区布置两个喷口,喷口连接文丘里射流器,文丘里射流器一用一备,根据烟气排放量选择文丘里射流器使用个数。文丘里射流器将双氧掺杂氮化硼粉末喷入炉内,吸附重金属与SO2的混合烟气;
(8)双氧掺杂氮化硼联合捕集将烟气中的气态重金属和SO2转化为颗粒态;
(9)在烟道尾端采用布袋除尘器,一同捕捉双氧掺杂氮化硼颗粒与飞灰,完成双氧掺杂氮化硼吸附剂喷射联合捕集SO2和重金属。
喷入有色金属冶炼焚烧炉内的双氧改性氮化硼吸附剂粉末与已形成的超细颗粒物相互粘接吸附,最终被焚烧炉尾端的袋式除尘器捕集,减少了许多以颗粒物形式排放的有害物质的排放,避免了环境污染。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本发明的真正范围和精神由权利要求指出。
为更好阐释本发明的技术手段及产品效果,以下对本发明的优选实施例进行说明。
实施例1:
一种有效协同脱除有色金属冶炼过程中SO2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法,具体操作步骤如下:
(1)首先在室温下将0.02mol C3Cl3N3和0.01mol C6H15NO3添加到50mL乙腈中,然后用玻璃棒剧烈搅拌混合物40min;
(2)将0.01mol硼酸添加到步骤(1)得到的溶液中,并将其放置在水浴恒温摇床中,温度调至100℃,转速调至150rpm,在室温下振荡12h使其完全溶解,得到白色混合溶液;
(3)将步骤(2)中得到的溶液在80℃水浴锅中进行蒸煮,至溶质完全析出;并利用玛瑙研钵将溶质研磨成白色粉末;
(4)将步骤(3)中得到的白色粉末置于刚玉方舟中,再将刚玉方舟置于管式炉中,在氮气气氛(300mL/min)中加热,升温速率为10℃每分钟,升温至1100℃下煅烧3h,然后在氮气气氛中自然降温至25℃得到白色固体纤维;
(5)将步骤(4)得到的白色固体纤维置于体积比为1:3的浓盐酸和水配置成的溶液中进行除杂,在磁力搅拌下将溶液浸泡清洗24h,并用超声波清洗机进行超声处理1h,得到白色悬浊液;
(6)将步骤(5)中得到的白色悬浊液进行抽滤,在抽滤过程中用水和乙醇交替洗涤,得到的白色固体置于70℃烘箱中干燥24h,最终得到白色的双氧改性氮化硼材料(BN-2O);
(7)依据锌冶炼的特点模拟烟气成分,使用6% SO2与氮气进行配气,气流量为1L/min;添加重金属氯化物盐模拟烟气中的重金属,具体组分为CuCl2、ZnCl2和CdCl2,添加量各2g,置于双温区管式炉前端温区内焚烧,焚烧温度为900℃;将双氧改性氮化硼置于双温区管式炉后端温区中,升温至900℃,停留时间2h;在同样条件下使用氮气气氛进行试验。实验尾气采用酸液+碱液+硅胶的吸收处理方法。在实验过程中,待气流稳定后使用便携式红外烟气分析仪多次检测尾端SO2的浓度,平均脱除效率为67%。试验结束后使用电感耦合等离子光谱发生仪检测双氧改性氮化硼底渣中重金属含量,结果如表1所示。
表1锌冶炼后双氧改性氮化硼吸附重金属的吸附量(mg/g)
重金属 | 在氮气气氛下 | 在6%SO2与氮气气氛下 |
Cu | 0.5 | 3.4 |
Zn | 6.3 | 16.2 |
Cd | 1.9 | 8.4 |
由表1可以看出,在锌冶炼模拟烟气中添加SO2后,双氧改性氮化硼材料底渣中重金属含量明显增加。因此可认为,双氧改性氮化硼材料可对SO2和多种重金属进行联合捕集,同时,SO2的存在可促进改性氮化硼材料对于重金属的捕集。
实施例2:
本实施例操作步骤同实施例1,不同之处在于:依据铅冶炼的特点模拟烟气成分,使用10% SO2与氮气进行配气。使用便携式红外烟气分析仪多次检测尾端SO2的浓度,平均脱除效率为75%。使用电感耦合等离子光谱发生仪检测双氧改性氮化硼底渣中重金属含量,结果如表2所示。
表2铅冶炼后双氧改性氮化硼吸附重金属的吸附量(mg/g)
重金属 | 在氮气气氛下 | 在6%SO2与氮气气氛下 |
Cu | 0.5 | 3.7 |
Zn | 6.3 | 17.9 |
Cd | 1.9 | 9.1 |
由表2可以看出,在铅冶炼模拟烟气中添加SO2后,双氧改性氮化硼材料底渣中重金属含量明显增加。因此可认为,双氧改性氮化硼材料可对SO2和多种重金属进行联合捕集,同时,SO2的存在可促进改性氮化硼材料对于重金属的捕集。
综合以上实施例数据可知,制备的双氧改性氮化硼材料的吸附性能较为突出,可以有效联合捕集有色金属冶炼过程中SO2和多种。
对比例:
操作步骤同实施例1,不同之处在于:步骤1中,将0.01mol C3Cl3N3和0.01molC6H15NO3(摩尔比为1:1)添加到50mL乙腈中。使用便携式红外烟气分析仪多次检测尾端SO2的浓度,平均脱除效率为46%。结果如表3所示。
表3锌冶炼后双氧改性氮化硼吸附重金属的吸附量(mg/g)
重金属 | 在氮气气氛下 | 在6%SO2与氮气气氛下 |
Cu | 0.5 | 2.2 |
Zn | 6.3 | 8.7 |
Cd | 1.9 | 3.0 |
由表3可以看出,在锌冶炼模拟烟气中添加SO2后,双氧改性氮化硼材料底渣中重金属含量有一定增加,但是与实施例1中所得的重金属吸附量相比,仍有较大差距。因此可认为,在制备双氧改性氮化硼过程中,C3Cl3N3和C6H15NO3的最佳摩尔比为2:1。
Claims (4)
1.一种双氧掺杂氮化硼催化剂在有效协同脱除SO2和重金属中的应用,其特征在于,
在有色重金属冶炼焚烧炉炉膛内900±50℃的温区布置两个喷口,喷口连接文丘里射流器,文丘里射流器将双氧改性氮化硼材料BN-2O喷入炉内,吸附重金属与SO2的混合烟气;通过双氧掺杂氮化硼将烟气中的气态重金属和SO2转化为颗粒态;
在烟道尾端采用布袋除尘器,一同捕捉双氧掺杂氮化硼颗粒与飞灰,完成双氧改性氮化硼吸附剂喷射联合捕集SO2和重金属;
所述双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法,包括如下步骤:
1)称取三乙醇胺C6H15NO3和三聚氯氰C3Cl3N3添加到乙腈C2H3N中,并搅拌至混合均匀;
2)将硼酸H3BO3添加进步骤1)得到的溶液中,并在水浴恒温摇床中加热震荡24h,得到白色液状混合物;
3)将步骤2)中得到的白色液状混合物,在水浴锅中蒸发至溶质完全析出,研磨成白色粉末固体;
4)将步骤3)中得到的白色粉末固体,在保护气氛下升温至1100℃进行热解,升温速率为每分钟2-10℃,恒温时间3h,然后在保护气氛下降温至室温后得到白色固体纤维;
5)将步骤4)得到的白色固体纤维进行除杂:将所述白色固体纤维置于浓盐酸水溶液中在磁力搅拌下浸泡清洗24h,并用超声波清洗机超声处理1h后,得到白色悬浊液;
6)将步骤5)中得到的白色悬浊液进行抽滤,在抽滤过程中用水和乙醇交替洗涤,得到的固体置于70℃烘箱中干燥24h,最终得到白色的双氧掺杂氮化硼材料BN-2O;
步骤1)中所述三乙醇胺、三聚氯氰的摩尔比为1:2,乙腈的加入量为三乙醇胺和三聚氯氰混合物总质量的350wt%,加入环境温度为20-30℃,采用玻璃棒进行搅拌混合,其中玻璃棒搅拌时长为40±10min;
步骤2)中,硼酸与三乙醇胺的摩尔比为1:1,水浴恒温摇床的温度为95-100℃,转速为150rpm。
2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,步骤3)中水浴锅的温度设置为70-90℃。
3.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,步骤4)中,保护气氛为氮气气氛,其气体流速为200-400mL/min。
4.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,步骤5)中,浓盐酸水溶液中,浓盐酸和水的体积比为1:3。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211088348.1A CN115475596B (zh) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 一种有效协同脱除so2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211088348.1A CN115475596B (zh) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 一种有效协同脱除so2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115475596A CN115475596A (zh) | 2022-12-16 |
CN115475596B true CN115475596B (zh) | 2024-06-25 |
Family
ID=84423456
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211088348.1A Active CN115475596B (zh) | 2022-09-07 | 2022-09-07 | 一种有效协同脱除so2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115475596B (zh) |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107126816A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-09-05 | 沈阳航空航天大学 | 利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属的方法 |
CN108408698A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-08-17 | 南方科技大学 | 氧掺杂捆束状多孔氮化硼制备方法 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6349644B2 (ja) * | 2013-08-05 | 2018-07-04 | 住友電気工業株式会社 | 多結晶立方晶窒化ホウ素およびその製造方法 |
CN107694595B (zh) * | 2017-10-11 | 2019-11-15 | 中国地质大学(武汉) | 一种氧掺杂氮化硼催化剂载体的制备方法 |
CN110201628A (zh) * | 2019-05-29 | 2019-09-06 | 沈阳航空航天大学 | 一种可脱除高温烟气中重金属的掺杂氮化硼及其制备方法 |
-
2022
- 2022-09-07 CN CN202211088348.1A patent/CN115475596B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107126816A (zh) * | 2017-05-16 | 2017-09-05 | 沈阳航空航天大学 | 利用活性氮化硼脱除高温烟气中重金属的方法 |
CN108408698A (zh) * | 2018-04-27 | 2018-08-17 | 南方科技大学 | 氧掺杂捆束状多孔氮化硼制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Engineering dual oxygen simultaneously modified boron nitride for boosting adsorptive desulfurization of fuel;Jing Luo, et al;Engineering;第14卷;文章摘要,第87页左栏第3段、第2.1节,第90页左栏第2段 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN115475596A (zh) | 2022-12-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN108480360B (zh) | 回转窑熔融法飞灰全资源回收利用及尾气超净排放方法 | |
CN102120130B (zh) | 一种半干法处理污泥焚烧尾气的成套装置及方法 | |
CN103432887B (zh) | 一种垃圾焚烧烟气净化***及工艺 | |
CN106943855B (zh) | 改性高岭土协同等离子体吸附重金属和碱金属蒸气的方法 | |
CN210814645U (zh) | 一种垃圾焚烧烟气超低排放净化*** | |
CN105195008A (zh) | 联合法焙烧烟气吸附脱硫除尘净化工艺及设备 | |
CN111609406A (zh) | 处理生活垃圾的方法 | |
CN110773118A (zh) | 针对氯离子的改性粉煤灰-水滑石吸附剂的制备方法 | |
CN101301603B (zh) | 燃煤烟气汞污染物吸附剂及其制备方法和应用 | |
WO2020258588A1 (zh) | 用于重金属吸附的异相凝并吸附剂及其制备方法和应用 | |
CN100363088C (zh) | 燃煤锅炉烟气臭氧氧化除汞方法 | |
CN103111128A (zh) | 一种布袋除尘器用的除尘脱汞滤袋及制备方法 | |
CN115475596B (zh) | 一种有效协同脱除so2和重金属的双氧掺杂氮化硼催化剂的制备方法 | |
CN201899980U (zh) | 一种半干法处理污泥焚烧尾气的成套装置 | |
CN105771531B (zh) | 一种化学团聚促进剂 | |
CN203635061U (zh) | 一种尾气净化装置 | |
CN105477963A (zh) | 一种燃煤锅炉烟气环保深度治理的方法及其装置 | |
CN1421515A (zh) | 降低燃煤锅炉烟气中有毒重金属污染物排放的方法 | |
CN111623354A (zh) | 利用光生物和微波等离子体技术处理生活垃圾的方法 | |
CN210568466U (zh) | 一种改性垃圾焚烧高温飞灰的装置 | |
CN107952296B (zh) | 一种基于袋式除尘的烧结球团烟气多污染物协同净化*** | |
CN108119904B (zh) | 一种在线阳光控制镀膜尾气处理装置及其处理工艺 | |
CN102631886B (zh) | 一种具有捕集重金属功能的垃圾焚烧添加剂的制备方法 | |
CN102643705A (zh) | 一种煤炭助燃水凝胶及其制备方法与应用 | |
CN209696596U (zh) | 一种烟囱烟气净化*** |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |