一種用于脫汞的廢棄物衍生吸附劑制備方法及產品的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于城市生活廢棄物資源利用技術領域，具體涉及一種用于脫汞的廢棄物衍生吸附劑制備方法及產品。
【背景技術】
[0002]城市化進展加快，人民生活水平提高，城市生活廢棄物清運量從2009年的1.57億噸增加到2012年的1.71億噸，如何更有效的處理廢棄物成為當下比較重視的問題。目前，城市生活廢棄物的處置方式主要包括填埋、堆肥和焚燒。廢棄物填埋方式簡單、投資少，但是占地面積大，對水和土壤會造成一定的污染。堆肥技術是最常用的生物處理技術，而堆肥處理廢棄物的能力有限，難以滿足日益增長的廢棄物處理需求，并且這種處理方式同樣會造成一定的污染。廢棄物焚燒會產生大量的有毒氣體，如二氧化硫、二噁英等有毒有機物，而且汞污染和氯污染也是比較嚴重的問題。因此，開發城市生活廢棄物的處理處置和資源化新途徑，對更好地實現城市生活廢棄物的減量化、穩定化、無害化及資源化具有重要的意義。
[0003]目前，煙道活性炭噴射法(ACI)是目前燃煤電站減少汞排放最成熟可行的技術，目前，美國燃煤電廠已經普遍使用該法進行汞的排放控制，截止至2010年6月，美國已經有169個機組安裝了或者計劃安裝汞污染物控制裝置，其中155個是ACI技術。而噴射使用的商業脫汞活性炭都是經過溶液來化學改性形成的，化學改性方法主要有浸漬鹵化物、硫化物、氧化物等，主要目的是改善吸附劑表面官能團以增加其化學吸附能力，以提高其吸附效率。文獻[Ghorishi S B, Keeney R M, Serre S D, et al.Development ofa Cl—impregnated activated carbon for entrained-flow capture of elementalmercury [J]Environ.Sc1.Technol, 36:4454 - 4459, 2002.]中探宄了用 HCl 溶液來對商業DARCO活性炭進行改性，得到其脫未效率超過80%。文獻[Zengqiang Tan, Lushi Sun, etal.Gas-phase elemental mercury removal by novel carbon-based sorbents[J].Carbon 50(2012)362 - 371]中用HN0#P ZnCl 2溶液對竹炭進行改性，發現改性后的活性炭脫除 Hg。的效率大于 90%。文獻[Guoliang Li, Box1ng Shen, et al.Elemental mercuryremoval using b1char pyrolyzed from municipal solid waste[J].Fuel ProcessingTechnology 133(2015)43-50.]中用城市固體廢棄物制作脫未活性炭，其步驟分為:炭化、活化、NH4Cl改性三步，得到其脫汞效率比未經改性的脫汞效率大幅提升。由此可見，城市固體廢物中木竹類可以用于制備脫汞吸附劑，但是還需要經過鹵化物等化學浸漬改性處理提高其脫除效率。
【發明內容】
[0004]針對現有技術的缺陷，本發明提供一種用于脫汞的廢棄物衍生吸附劑制備方法及產品，其目的在于，一方面減少含鹵素廢棄物熱解過程中的鹵素釋放，另一方面轉化成汞吸附劑上有用的鹵素，實現廢棄物資源化和生成脫汞吸附劑的雙重目的。
[0005]一種用于脫汞的廢棄物衍生吸附劑制備方法，該方法具體為:將含鹵素廢棄物與生物質廢棄物混合發生熱解反應，含鹵素廢棄物中的鹵素釋放并固定于生物質廢棄物上，生成用于脫汞的廢棄物衍生吸附劑。
[0006]進一步地，所述齒素為Cl、Br中的任意一種。
[0007]進一步地，所述含鹵素廢棄物為廢棄的PVC、溴化環氧樹脂、廢棄印刷電路板、電子產品塑料外殼中的任意一種。
[0008]進一步地，所述生物質廢棄物為廢棄紙張、廢木、廢竹、廢棉中的任意一種。
[0009]進一步地，所述含鹵素廢棄物與生物質廢棄物的質量比為1:1?1:9。
[0010]進一步地，所述熱解反應中的熱解溫度為600°C?800°C，熱解時間為1min?30mino
[0011]進一步地，所述含鹵素廢棄物和生物質廢棄物均為粒徑在0.5mm?1mm的粉末。
[0012]進一步地，所述含鹵素廢棄物為PVC，所述生物質類廢棄物為廢竹，PVC與廢竹的質量比為1:3，所述熱解溫度為700°C，所述熱解時間為lOmin，熱解氣氛為空氣。
[0013]一種廢棄物衍生吸附劑，按照上述方法制得。
[0014]本發明的技術效果體現在:
[0015]本發明中廢棄物衍生脫汞吸附劑的制備方法，是通過含鹵素廢棄物(PVC、溴化環氧樹脂、廢棄印刷電路板、電子產品的塑料外殼等)以及生物質類廢棄物(紙張、廢木、廢竹、廢棉等)熱解交互作用。具體優點有以下幾點:
[0016]1.原料(紙張、木竹、PVC等)來源廣泛，價格低廉，易于獲得。且用廢棄物來制作脫汞吸附劑有利于城市固體廢棄物的資源化利用；
[0017]2.將PVC等中的Cl在熱解過程中主要以HCl形式釋放出的Cl，通過紙張固定下來，這不僅減少廢棄物塑料在熱解過程中Cl排放帶來的環境污染問題，而且又在制得的吸附劑產品中引入C-Cl鍵，增加了廢棄物衍生吸附劑對Hgtl的化學吸附作用，從而大大提高了脫汞性能，真正實現了 “廢棄物資源化利用”這一措施(含Br廢棄物與此類似)，尤其適用于煙氣脫汞。
[0018]3.這種廢棄物衍生吸附劑的生產工序簡單，相對于傳統的脫汞吸附劑制備(即炭化、活化、改性)減少了生產工序，因而節省了吸附劑制備能耗。
[0019]4.這種廢棄物衍生吸附劑的制作時間較短(10?30min)，生產周期短，可以大幅提尚生廣效率，使得單位時間內的生廣量大幅提尚。
[0020]5.這種廢棄物衍生吸附劑的制備方法，減少了后期改性所需的大量化學試劑，既省去了使用化學藥品對設備的腐蝕問題，又節省了大量的化學藥品所需的費用，從而整體降低了脫汞吸附劑的制造成本。
[0021]6.本方法可作為脫汞吸附劑制備方法，也可作為對含鹵素廢棄物的處理方法。該方法條件易控，實現了廢棄物處理與資源化的和諧統一，具有良好的經濟效益、環境效益和社會效益，可實現廢棄物衍生吸附劑的規模化生產。
【附圖說明】
[0022]圖1是廢棄物衍生吸附劑制備方法工藝流程示意圖；
[0023]圖2是衍生吸附劑吸附機理圖(以含Cl廢棄物為例)。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。
[0025]本發明提供了一種利用廢棄物來治理煙氣Hg°污染的方法，達到變廢為寶的目的。本發明以生物質類廢棄物與含鹵素廢棄物混合為原料，制備過程如圖1所示:
[0026]選取生物質類廢棄物與含鹵素廢棄物充分混合后，將混合物放在爐中進行熱解。熱解時，物料中的低分子物質先揮發出來，接著會發生熱分解和熱縮聚兩類反應析出煤氣和煤焦油，從而形成空隙結構。在此過程中生物質類廢棄物與含鹵素廢棄物會發生熱交互作用。以PVC和紙張的熱交互作用為例分析:1.高溫下PVC受熱后釋放的HCl與紙張中的纖維素(半纖維素)發生水解反應，從而將Cl固定在產物中，從而形成活性位點來吸附Hg°;2.紙張受熱后分解形成高含碳量組分與PVC的多烯烴鏈作用，生成分子量更大、更穩定的化合物。由此交互作用而形成了含Cl的官能團，它作為活性位點在吸附過程中重要作用。通過表征，我們可以知道Hgtl被氧化成HgCl或HgCl2，而此時的含Cl官能團(C-Cl)中的Cl被反應掉，而形成Cl—，達到化學吸附的作用。通過實驗可知，制備的吸附劑在高溫下吸附Hgtl效率要遠高于常溫下吸附Hg效率而證明，說明此時起到吸附作用的主要是化學吸附，具體吸附機理如下。
[0027]Hg0(g)—Hg (ad)
[0028]Cl*+C-C — C-C-Cl
[0029]Hg°(ad)-e>C-C-Cl — HgCl+C-C
[0030]Hg0iad)-2e>2C-C-Cl — HgCl2+C_C
[0031]注:(:Γ為Cl在活性基團前驅體的廢棄物存在形態。
[0032]含鹵素廢棄物中的鹵素可為鹵素族的任意一種，由于目前城市生活廢棄物主要含Cl、Br,因此本發明應用更多地體現在含Cl、Br的廢棄物，譬如PVC、溴化環氧樹脂、廢棄印刷電路板、電子產品的塑料外殼等等。
[0033]生物質廢棄物可為廢棄紙張、廢木、廢竹、廢棉等等，其中廢竹的效果最優。
[0034]含鹵素廢棄物的質量越大更有利于鹵素的吸附熱固定，但質量過大會導致鹵素的吸附不完全，優選含鹵素廢棄物與生物質廢棄物的質量比1:1?1:9，其中1:3最優。
[0035]生物質類廢棄物與含鹵素廢棄物熱解反應中，優選的熱解溫度為600°C?800°C，熱解時間為1min?30min，可提供譬如氮氣、氬氣、空氣、二氧化碳等氣體為氣氛。
[0036]為了使得生物質類廢棄物與含鹵素廢棄物熱解反應更充分，可以對含鹵素廢棄物和生物質廢棄物進行破碎，讓兩者表面充分接觸，可優選粒徑在0.5mm?1mm的粉末。
[0037]與傳統制備工藝相比，本發明實例中制備過程更為簡單，在熱交互作用中增加了Hgtl的吸附位點，因而減少了后期的溶液改性處理。
[0038]現以具體的廢棄物衍生吸附劑及其制備方法為例，對本發明作進一步的詳細說明。
[0039]實施例1
[0040]步驟1.選取粒徑在0.5-10mm的PVC粉末與廢棄紙張，將PVC與廢棄紙張的質量選取為1:1，充分混合。