一种高效脱汞吸附剂及其制备方法和应用与流程

本公开涉及汞吸附剂，具体地，涉及一种高效脱汞吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、汞排放不仅严重危害生态环境，而且会通过生态循环危及人类的健康。因此，社会生产中对汞排放严防严控的客观需求日益增加。目前，火电厂中煤炭燃烧是人为汞污染主要源头之一。其中，燃烧烟气中的汞主要以单质汞（hg0）、离子汞（hg2+）和颗粒汞（hgp）三种形式存在。hg2+可溶于水，能够通过燃烧系统末端湿法脱硫装置一并脱除，hgp可以利用静电捕焦设备移除。而hg0因具有难溶于水、易挥发、化学性质稳定的特点，造成其很难通过以上途径移除，由此成为目前烟气脱汞的重点研究对象。同时，值得注意的是，经过湿法脱硫装置而溶于水的hg2+若不加处理，仍存在沿着污水排放途径进入生态圈的可能，造成二次污染。因此，在燃煤电厂，脱汞的主要压力集中于烟气脱汞和污水脱汞。

2、生物炭因其高比表面积和丰富的官能团被认为具有作为载体应用于脱汞领域的潜力。但是，生物炭脱汞吸附剂仍面临诸多问题，主要包括：1）纯生物炭自身孔隙结构相比于活性炭仍不具优势，需进一步活化，吸附效率低；2）富集汞的生物炭颗粒与飞灰混合后难以分离，会导致飞灰品质降低，利用途径受限，提高飞灰循环利用过程中汞再排放仍存在风险，环保性能较差。

技术实现思路

1、本公开的为了解决现有技术存在的问题，提供了一种高效脱汞吸附剂及其制备方法和应用，该吸附剂的吸附效率较高，制备吸附剂的原料绿色环保，经济实用。

2、为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种高效脱汞吸附剂，所述吸附剂具有核壳结构，所述核壳结构包括核心和包覆于所述核心外表面的外壳层；所述核心包括磁性颗粒，所述磁性颗粒中含有氧化铁；所述外壳层包括碳层，所述碳层中含有氯元素。

3、可选地，在所述核心中，以所述磁性颗粒的总重量为基准，所述氧化铁的含量为40-60wt%。

4、可选地，以所述吸附剂的总重量为基准，所述碳层的含量为50-70wt%；以所述碳层的总重量为基准，所述氯元素的含量为0.5-1.0wt%。

5、可选地，所述吸附剂的平均粒径75-150μm；所述吸附剂饱和磁化强度为30-50emu/g。

6、本公开第二方面提供一种高效脱汞吸附剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

7、s1、使磁性颗粒、碳源和氯源混合后进行球磨处理，得到第一物料；

8、s2、使所述第一物料在管式炉中进行第一升温处理、第一热解处理和第一降温处理，得到第二物料；在第一升温处理和第一热解处理的过程中，向管式炉中通入惰性气氛；

9、s3、使所述第二物料在管式炉中进行第二升温处理、第二热解处理和第二降温处理，得到第三物料；在第二热解处理的过程中，向管式炉中通入水蒸气；

10、s4、使所述第三物料进行干燥处理和磁场吸附处理，得到所述吸附剂。

11、可选地，在步骤s1中，所述磁性颗粒、碳源和氯源的重量比为（1-2）：（1-3）：1；所述磁性颗粒中含有氧化铁，以所述磁性颗粒的总重量为基准，所述氧化铁的含量40-60wt%；所述碳源为橡胶；所述氯源为聚氯乙烯。

12、可选地，在步骤s1中，所述球磨处理的条件包括：转速为800-1000r/min，时间为0.5-1.5h；在步骤s2中，所述第一升温处理的升温速率为5-20℃/min；所述第一热解处理的条件包括：温度为400-550℃，时间为0.5-2.0h；所述惰性气氛的流速大于100ml/min，所述惰性气氛选自氮气和/或氩气；在步骤s3中，所述第二升温处理的升温速率为5-20℃/min；所述第二热解处理的条件包括：温度为600-900℃，时间为1-2h；所述水蒸气的流速大于30ml/min；在步骤s4中，所述干燥处理的条件包括：温度为80-110℃，时间为6-12h；所述磁场吸附处理的磁场强度为4000-8000a/m。

13、可选地，所述方法还包括：在步骤s1之前，将磁性颗粒、碳源和氯源各自独立地进行破碎筛分处理；所述破碎筛分处理的目数100-200目。

14、本公开第三方面提供第二方面所述的方法制备的高效脱汞吸附剂。

15、本公开第四方面提供第一方面或第三方面所述的吸附剂在含汞烟气尾气处理和/或含汞污水处理中的应用。

16、通过上述技术方案，本公开提供一种高效脱汞吸附剂及其制备方法和应用。本公开通过使原料进行热解，形成以含有氧化铁的磁性颗粒为核心、以碳层为外壳的核壳结构，其中，碳层上含有氯元素，能够显著提高吸附剂对含汞烟气尾气和/或含汞污水的脱汞效率，另外，该吸附剂具有磁性，不仅能够提高吸附剂的吸附性能，还使吸附剂具有较好的磁性脱附性能，有利于吸附剂的再生和循环利用。本公开采用的原料均为废弃物，绿色环保，经济实用。

17、本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

1.一种高效脱汞吸附剂，其特征在于，所述吸附剂具有核壳结构，所述核壳结构包括核心和包覆于所述核心外表面的外壳层；

2.根据权利要求1所述的吸附剂，其中，在所述核心中，以所述磁性颗粒的总重量为基准，所述氧化铁的含量为40-60wt%。

3.根据权利要求1所述的吸附剂，其中，以所述吸附剂的总重量为基准，所述碳层的含量为50-70wt%；

4.根据权利要求1所述的吸附剂，其中，所述吸附剂的平均粒径75-150μm；

5.一种高效脱汞吸附剂的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

6.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤s1中，所述磁性颗粒、碳源和氯源的重量比为（1-2）：（1-3）：1；

7.根据权利要求5所述的方法，其中，在步骤s1中，所述球磨处理的条件包括：转速为800-1000r/min，时间为0.5-1.5h；

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述方法还包括：在步骤s1之前，将磁性颗粒、碳源和氯源各自独立地进行破碎筛分处理；

9.权利要求5-8中任意一项所述的方法制备的高效脱汞吸附剂。

10.权利要求1-4中任意一项或权利要求9中所述的吸附剂在含汞烟气尾气处理和/或含汞污水处理中的应用。