專利名稱：一種硫酸霧的消除方法
技術領域：
本發明涉及酸性氣體處理技術領域，尤其涉及一種硫酸霧的消除方法。
背景技術：
目前，在化學電源中，鉛酸蓄電池具有電動勢高、電容量大、壽命長、使用環境溫度范圍廣，適用于大電流放電等優點。但是在鉛酸蓄電池生產過程中，硫酸電解質溫度保持在60°C，其中的硫酸分子會部分蒸發進入空氣，與空氣中的水分凝結形成酸霧；另一方面化成過程會發生化學反應，產生氫氣和氧氣，形成氣泡上浮到液面后爆破，將硫酸以小液滴形式帶出。上述產生的硫酸霧是介于煙氣與水霧之間的物質，具有較強的腐蝕性，若不加以處理，會對工作場所中的人員皮膚、粘膜，呼吸道等造成極大危害；長期接觸硫酸霧還會對循環系統、消化系統、內分泌系統、神經系統產生影響；同時硫酸霧也會腐蝕廠房設備及精密儀器。現有技術中硫酸霧的處理方法有很多，主要有靜電除霧法、液體吸收法、過濾法、覆蓋法、固體吸附法等。其中靜電除霧法的技術較為成熟，對硫酸霧具有很好的吸收效果，吸收率能達到90%以上，但是造價比較高、體積大；液體吸收法具有吸收效果好、設備投資低等優點，但是存在耗水、耗電量大、運行費用高、設備腐蝕、二次污染和冬季防凍等問題；過濾法具有設備緊湊、操作方便、回收物質純凈和運行費較低等優點，但存在過濾面積較小、過濾風速不宜過高等問題；覆蓋法簡單易行，便于掌握，但受工藝條件的限制，酸液濃度過高時效果欠佳；固體吸附法的成本低、生成產物穩定、無二次污染，但采用的一般吸附劑容量有限，吸收效果不理想。
發明內容
本發明的目的是提供一種硫酸霧的消除方法，該方法不僅價格廉價，而且吸附性能好，不會帶來二次污染，即解決了鉛酸蓄電池廠硫酸霧的治理問題，又解決了工業廢料粉煤灰的處理問題。一種硫酸霧的消除方法，所述方法包括采用固體廢棄物粉煤灰對硫酸霧進行吸收；且進一步采用NaOH或CaO作為改性劑對所述粉煤灰進行堿性活化改性，以改善所述粉煤灰的吸附性能。當用所述NaOH作為改性劑時，所述NaOH的濃度為3mol/L，溫度為120°C，固液比為1:10，且改性粉煤灰的填料粒徑為3mm，改性時間為5h。當用所述CaO作為改性劑時，所述粉煤灰與CaO質量比為15，且所述CaO的溫度為1200C，固液比為1:10，改性粉煤灰的填料粒徑為3mm，改性時間5h。 所述方法還包括當采用NaOH或CaO作為改性劑對所述粉煤灰進行堿性活化改性時，加入聚乙烯醇和碳酸鈉。
所述粉煤灰來自于各個工廠的各種燃煤鍋爐。由上述本發明提供的技術方案可以看出，所述方法采用固體廢棄物粉煤灰對硫酸霧進行吸收；且進一步采用NaOH或CaO作為改性劑對所述粉煤灰進行堿性活化改性，以改善所述粉煤灰的吸附性能。該方法不僅價格廉價，而且吸附性能好，不會帶來二次污染，即解決了鉛酸蓄電池廠硫酸霧的治理問題，又解決了工業廢料粉煤灰的處理問題。
為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域的普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他附圖。圖1為本發明實施例提供的硫酸霧消除方法的流程圖；圖2為本發明實施例所舉實例改性后粉煤灰對硫酸霧的去除率對比結果示意圖。
具體實施例方式下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明的保護范圍。本發明實施例中所述的粉煤灰是燃煤過程中產生的固體廢棄物，其形成過程是，首先煤粉被噴入燃煤爐中，煤粉中一些氣化溫度較低的成分逸出、燃燒發熱，使煤粉具有一些孔隙，進一步成為多孔性碳粒。隨著溫度的升高，煤粉內的有機物燃燒，高嶺土脫水分解為SiO2和Al2O3，硫化鐵分解為Fe203。等到煤粉中的碳分全部燃燒完畢后，顆粒即變為多孔玻璃體，煤灰就變成了粉煤灰，可以從煙道氣體中收集得到粉煤灰。由于粉煤灰具有多孔性，比表面積大的特點，故有很好的吸附性能，主要有物理吸附和化學吸附，還包括離子交換吸附、靜電吸附、絮凝吸附、沉淀和過濾等作用，本發明實施例就是利用改性后的粉煤灰來吸附硫酸霧。下面將結合附圖對本發明實施例作進一步地詳細描述，如圖1所示為本發明實施例提供的硫酸霧消除方法的流程圖，所述方法包括步驟11 :采用固體廢棄物粉煤灰對硫酸霧進行吸收； 具體實現中，本發明實施例所述粉煤灰可以來自于各個工廠的各種燃煤鍋爐。步驟12 :進一步采用NaOH或CaO作為改性劑對所述粉煤灰進行堿性活化改性，以改善所述粉煤灰的吸附性能。在該步驟中，當使用不同改性劑進行堿性活化改性時，氫氧化鈉NaOH和氧化鈣CaO分別有不同的最佳改性條件當使用所述NaOH作為改性劑時，所述NaOH的濃度為3mol/L，溫度為120°C，固液比為1:10，且改性粉煤灰的填料粒徑為3mm，改性時間為5h。當使用所述CaO作為改性劑時，所述粉煤灰與CaO質量比為15，且所述CaO的溫度為120°C，固液比為1:10，改性粉煤灰的填料粒徑為3mm，改性時間5h。另外，所述方法還包括
當采用NaOH或CaO作為改性劑對所述粉煤灰進行堿性活化改性時，還可以加入聚乙烯醇和碳酸鈉，其中聚乙烯醇的作用是粘結劑，使粉煤灰填料能夠很好地成型；而碳酸鈉的作用是堿性激發劑，對粉煤灰中的硅酸鹽玻璃網絡結構具有直接破壞作用，可以釋放出內部可溶的SiO2和Al2O3使顆粒變得多孔，體積增大，比表面積增大。另外，在具體實現中，上述作為改性劑的堿性物質可以用其他性質類似的堿來代替。下面以具體的實例來對上述消除硫酸霧方法的過程進行說明本實施例通過對燃煤鍋爐里燃燒后的粉煤灰進行改性來吸附鉛酸蓄電池廠產生的硫酸霧廢氣，同時鑒于原材料粉煤灰吸附容量小的問題，進一步對粉煤灰進行改性，改變其表面或結構特性，使其反應活性增強，提高粉煤灰的吸附容量。 以NaOH和CaO兩種改性劑舉例來說，本實施例采用NaOH和CaO這兩種堿性物質作為主要改性劑對粉煤灰進行堿性活化改性，同時加入聚乙烯醇和碳酸鈉。上述采用不同的改性劑有著不同的改性條件，具體可以通過BET表面積測試法，X射線衍射(XRD)測試法和SEM掃描電鏡測試法的測試結果來獲得最佳改性條件，本發明實施例中測得的最佳改性條件分別是NaOH改性法NaOH的濃度為3mol/L，溫度為120°C，固液比為1:10，改性粉煤灰填料粒徑為3mm，改性時間為5h。CaO改性法粉煤灰與CaO質量比為15，改性溫度為120°C，固液比為1:10，改性粉煤灰的填料粒徑為3mm,改性時間5h。下面在通過各種測試方式對上述改性后粉煤灰的性能進行說明，還是采用NaOH和CaO兩種堿性改性劑，然后分別在其最佳改性條件下對粉煤灰進行改性。首先采用SEM掃描電鏡測試法進行檢測，在檢測前進行測定預處理將改性后的固體吸附劑研磨后，在烘箱中烘干24h后，取少量樣品固定、噴金，測掃描電鏡。通過觀察他們的SEM圖可知NaOH改性法改性后，導致晶相結構的破壞，粉煤灰顆粒的玻璃體生成新物質，顆粒變小，孔隙率大大增加，從而擴大了比表面積。CaO改性法改性后的粉煤灰電鏡圖，在3萬倍像素下才能看清，跟改性前的相比，表面結構被破壞，表面粗糙度明顯增加，褶皺變多了，孔隙變多了，粒徑變小了。可見粉煤灰通過CaO改性，粉煤灰的孔道得到了充分打通，比表面積變大，表面能也提高了。然后在通過BET表面積測試法進行檢測，在檢測前進行測量預處理將改性后的固體吸附劑研磨后，在真空烘箱中烘干24h后，取O. 2000g樣品進行測量。使用比表面積儀器測定吸附劑改性前后的比表面積，分析改性前后比表面積的變化原粉煤灰的比表面積為2. 4215m2/g NaOH改性后粉煤灰的比表面積為28. 6912m2/g，相對于原粉煤灰2. 4215m2/g的比表面積，改性后粉煤灰比表面積大約增加了 11. 85倍；CaO改性后粉煤灰的比表面積為32. 8695m2/g，相對于原粉煤灰2. 4215m2/g的比表面積，改性后粉煤灰比表面積大約增加了 13. 57倍。最后再進行吸附硫酸霧的實驗，取樣檢測改性后的粉煤灰對硫酸霧的去除率，對比結果如圖2所示，由圖2可知
原粉煤灰對酸霧的去除率最高只能達到81. 8%，并且隨著時間變化迅速降低，在8h時已經下降到10%以下；而CaO改性的粉煤灰對酸霧的吸附效果明顯提高，最高去除率能達到99%，最低(吸收時間長達12h時)也有60%以上；經過NaOH改性后的粉煤灰對酸霧的去除率也遠大于原粉煤灰，對硫酸霧的去除率最高達到了 98. 5%，最低(吸收時間長達12h時)也有57%。由以上結果可知，經CaO和NaOH改性后的粉煤灰對酸霧的去除效果都很明顯，CaO改性后的粉煤灰吸附效果略高，這可解釋為，CaO與粉煤灰反應后除增多了活性點，增大了孔隙率和比表面積外，還有部分以Ca(OH)2的形式進入粉煤灰內部，也增加了硫酸霧的去除率以及有效吸附時間。綜上所述，本發明實施例提供的方法不僅價格廉價，而且吸附性能好，不會帶來二次污染，即解決了鉛酸蓄電池廠硫酸霧的治理問題，又解決了工業廢料粉煤灰的處理問題。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書的保護范圍為準。
權利要求
1.一種硫酸霧的消除方法，其特征在于，所述方法包括采用固體廢棄物粉煤灰對硫酸霧進行吸收；且進一步采用NaOH或CaO作為改性劑對所述粉煤灰進行堿性活化改性，以改善所述粉煤灰的吸附性能。
2.如權利要求1所述硫酸霧的消除方法，其特征在于，當用所述NaOH作為改性劑時，所述NaOH的濃度為3mol/L，溫度為120°C，固液比為1:10，且改性粉煤灰的填料粒徑為3mm，改性時間為5h。
3.如權利要求1所述硫酸霧的消除方法，其特征在于，當用所述CaO作為改性劑時，所述粉煤灰與CaO質量比為15，且所述CaO的溫度為120°C，固液比為1:10，改性粉煤灰的填料粒徑為3mm，改性時間5h。
4.如權利要求1所述硫酸霧的消除方法，其特征在于，所述方法還包括當采用NaOH或CaO作為改性劑對所述粉煤灰進行堿性活化改性時，加入聚乙烯醇和碳酸鈉。
5.如權利要求1所述硫酸霧的消除方法，其特征在于，所述粉煤灰來自于各個工廠的各種燃煤鍋爐。
全文摘要
本發明實施例公開了一種硫酸霧的消除方法，所述方法采用固體廢棄物粉煤灰對硫酸霧進行吸收；且進一步采用NaOH或CaO作為改性劑對所述粉煤灰進行堿性活化改性，以改善所述粉煤灰的吸附性能。該方法不僅價格廉價，而且吸附性能好，不會帶來二次污染，即解決了鉛酸蓄電池廠硫酸霧的治理問題，又解決了工業廢料粉煤灰的處理問題。
文檔編號B01J20/20GK102989260SQ201210519478
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月5日 優先權日2012年12月5日
發明者舒月紅, 方瑜, 高倩, 陳紅雨 申請人:華南師范大學