本發明屬于煙氣脫汞和吸附劑循環使用領域，涉及一種利用低溫等離子體技術電離再生吸附劑的方法。
背景技術：
煤炭資源在未來相對較長時期內仍將是我國能源結構的重要組成，其帶來的環境污染問題也將更為嚴峻，對煤炭清潔化利用的需求也更為迫切。重金屬汞及其化合物的排放作為燃煤煙氣中繼煙塵、SO2和NOx后的第四大污染物，由于其在較強的大氣中遷移、富集及潛在劇毒性，對環境和人類健康的危害日益彰顯。因此，研發具有我國自主知識產權的燃煤電廠經濟高效的脫汞技術，不僅能切實減少汞污染物對生態環境和人類健康的危害，而且是燃煤火力發電廠“超低排放”發展中不可分割的重要需求。
在現有的脫汞技術中，從脫汞效率、設備改造、運行操作及對現有設備影響程度等角度綜合考慮，吸附劑煙氣噴射技術被認為是目前最具工業應用前景的汞脫除技術，并已在城市固廢焚燒裝置上得到廣泛應用。但目前的各種燃煤脫汞技術均沒有實現脫汞吸附劑的再生利用，極大的降低了自然界寶貴資源的可利用率，可再生脫汞吸附劑的研究不僅可以解決汞污染問題，并且可以實現吸附劑的有效再利用。
技術實現要素：
發明目的：本發明提供一種可再生脫汞吸附劑的再生方法，再生后孔隙結構發達，具有更好的吸附效果，制備簡單、可操作性強，成本低廉。
技術方案：本發明的可再生脫汞吸附劑的再生方法，包括以下步驟：
1)將脫汞吸附劑放入低溫等離子反應器中，用石英棉固定脫汞吸附劑使其在再生過程中處于等離子放電區域中；
2)向反應器中通純O2 5～30min后停止，用止水夾夾緊反應器的進氣口和出氣口，使吸附劑處于密封的純O2環境中；
3)接通等離子反應器的電源，通過調節電源電壓來控制等離子放電的輸出功率，維持等離子放電功率為5～60W，等離子放電時長為1～20min；
4)斷開電源，使吸附劑處于放電后活性氣氛下反應作用2～10min后重復上述2)、3)步驟1～5次，最后斷開電源，取出產物即為再生的吸附劑。
其中，脫汞吸附劑，即再生對象為MnxOy類的金屬氧化物脫汞吸附劑。
所述步驟3)中，等離子放電氣氛為純O2、空氣或其他含O2氣氛。
所述低溫等離子反應器的高壓電極為不銹鋼棒，阻擋介質為石英玻璃，接地電極為鋁網。
低溫等離子反應器為圓筒式低溫等離子反應器。
本發明對脫汞吸附劑的再生方法的實施例中，將脫汞吸附劑置于圓筒式等離子再生反應器中，兩端用石英棉塞在吸附劑的兩端，防止吸附劑在再生的過程中移動到反應區外的位置，通入氧氣將反應器中的空氣排出并用止水夾夾住進出口的硅膠軟管，將O2密封在反應器中，打開電源通過調節電壓控制輸出功率，在O2氣氛下用等離子法再生后將吸附劑取出，放在固定床脫汞實驗臺上測試再生后的脫汞效率。
再生方法為圓筒式反應器低溫等離子法再生，再生方法十分新穎，再生后的吸附劑很好地恢復了活性。
可再生脫汞吸附劑的選擇要求如下：(1)孔隙結構較為發達，能夠增大活性組分最大單層負載量，為氣相汞的氧化吸附創造條件；(2)具有良好的穩定性和機械強度，在多次循環再生的過程中能夠保持良好的物理化學性質與結構強度；(3)負載于載體上有利于脫汞的基團及有效組分不會在再生過程中丟失，或失活后可以通過熱處理等手段恢復活性。因此，本發明使用機械強度較高且孔隙結構較為發達的Al2O3作為制備脫汞吸附劑的載體，負載較為活潑的錳氧化物作為活性組分。
有益效果：有現有技術相比，本發明有以下顯著優點。
熱再生法是目前研究最多、采用最廣泛的一種脫汞吸附劑再生的方法。煙氣中的汞以汞的化合物或汞齊的形式被吸附在吸附劑的表面，而形成的這些物質會在特定的溫度下分解將汞重新釋放出來，汞占據的活性位點也被重新釋放出來，從而達到吸附劑再生的目的。但熱再生過程中的較高溫度會使吸附劑的表面結構受到一定程度的破壞，導致吸附劑吸附能力的下降及吸附劑失活。該方法使用局限性較大，且熱再生對環境破壞較大、清潔性較差。
低溫等離子體技術是利用兩高壓電極之間放電產生的高能電子，碰撞、分離氣體分子產生大量的O和O3等活性自由基，活性自由基與吸附劑表面元素之間通過化學作用，使失去活性的吸附劑表面金屬價態重新回到高價態從而恢復活性，同時低溫等離子放電產生的高能電子僅作用在吸附劑表面幾至幾十個納米厚度，不會使吸附劑的表面結構受到較大的損害，較好的保留了原有表面結構。金屬氧化物吸附劑脫汞后，其表面的活性中心位點被吸附劑的汞占據造成吸附劑活性降低，經過等離子體放電作用，活性位點被釋放出來，吸附劑恢復活性。等離子體再生法較為迅速，能達到快速脫除的目的，再生后吸附劑的原始表面結構保存較為完好，且再生方法更為節能和環保，低溫等離子法再生脫汞吸附劑十分新穎并且具有創新性。
本發明再生的脫汞吸附劑孔隙結構發達，氧化鋁上負載的錳氧化物活性較強對汞良好有較好的吸附效果，且該制備方法簡單、可操作性強，相比于貴金屬制備的可再生脫汞吸附劑，制備成本低廉，有良好的工業應用前景；本發明使用的等離子法對吸附后的脫汞吸附劑進行再生，該再生方法操作簡單，能達到快速再生的目的，再生后的吸附劑表面結構沒有受到破壞且吸附劑也較好地恢復了活性，對比失活前有較好吸附汞的效果，且用等離子法再生節能環保，十分有意義。用低溫等離子法再生該脫汞吸附劑，不僅再生方法節能環保，而且實現了脫汞吸附劑的再利用避免了資源的浪費，實現了資源的合理利用，具有深遠意義。
附圖說明
圖1為本發明低溫等離子法再生的流程圖；
具體實施方式
下面結合實施例和說明書附圖對本發明的技術方案作進一步說明。
應用脫汞吸附劑進行脫汞，反應條件：固定床反應溫度為150℃；反應總氣流為2L/min，其中，Ф(O2)＝6％，其它配氣全為N2，載汞氮氣的流量為200mL/min，各路氣體經過質量流量計逐步混合最后進入氣體混合器充分混合后通入反應管；反應管為內徑為8mm的石英管；進口汞濃度通過調節水浴溫度控制在(65.0±5.0)μg/m3。
具體步驟：取石英棉平鋪在反應管中，標定空白值作為入口汞濃度值；標定完空白值后，稱取200mg的MnxOy/Al2O3脫汞吸附劑放在反應床上，待固定床反應溫度穩定后切換到主路進行吸附劑脫汞性能測試。
第一次吸附的脫汞吸附劑在其脫汞效率降到60％后，從反應床中取出，待恢復到室溫后不做任何處理放入固定床中進行第二次吸附；第二次吸附的脫汞吸附劑在其脫汞效率同樣降到60％后，從反應床中取出，同樣待恢復到室溫后不做任何處理放入固定床中進行第三次吸附；第二次吸附后的脫汞吸附劑待脫汞效率降到40％，從固定床反應器中取出進行低溫等離子再生處理。
需要說明的是，本發明再生處理的對象不限于上述脫汞反應產生的脫汞吸附劑廢棄物。
本發明的對吸附劑進行再生處理方法，具體步驟如下：將失活的吸附劑全部放入到等離子反應器中，吸附劑兩端用石英棉塞住將吸附劑固定在等離子放電區域內，反應器的兩端用木塞塞住，等離子反應器中間是一根鐵質的細棍，接電源的一段作為放電的一極，石英管反應器管外繞了一層鐵絲網接電源的另一端并作為等離子放電的另一極，石英管上有一個進氣口和出氣口。再生前，向反應器中通入純O2，通入5～30min的純O2不僅將反應器中的空氣全部趕出并使等離子反應室內充滿純O2氣氛，用止水夾將進氣口和出氣口的硅膠軟管夾緊，然后接通等離子放電的電源，通過調節等離子放電的電壓來控制輸出功率，使放電功率維持在5～60W。在等離子放電作用下進行1～20min，之后斷開電源，讓吸附劑在反應器內的活性氣氛下反應2～10min。再將止水夾松開，重復上述再生步驟1～5次，取得的產物即為再生脫汞吸附劑。
用以下方法來評價低溫等離子再生前后的吸附劑的脫汞性能，其脫汞性能通過對零價汞的脫汞效率來定義，具體的定義如下：
式中：為吸附劑對Hg0的脫除效率，％；為固定床入口處汞濃度，μg/m3；為固定床出口處汞濃度，μg/m3。
檢測方法：在固定床反應器上進行汞吸附劑實驗，評價脫汞吸附劑的性能，采用VM3000測汞儀來測量Hg0的濃度，每2min記錄一個數據。
從以上對再生前后的吸附劑脫汞性能的評價對比可見，對失活后的脫汞吸附劑進行了低溫等離子再生處理后，原來失活的吸附劑恢復了活性，說明低溫等離子處理起到了對失活的吸附劑再生的效果，該再生方法新穎且可靠。
本發明再生方法的再生對象為MnxOy類的金屬氧化物脫汞吸附劑；低溫等離子體放電氣氛為純O2、空氣或其他含O2氣氛；再生所采用的為圓筒式低溫等離子體反應器，其高壓電極為不銹鋼棒，阻擋介質為石英玻璃，接地電極為鋁網，也可更換為其它類型的低溫等離子體反應器。
上述實施例僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本發明權利要求進行改進和等同替換后的技術方案，均落入本發明的保護范圍。