專利名稱：一類生物質(zhì)改性鈣基脫硫吸附劑及其制備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于生物質(zhì)綜合開發(fā)利用及鈣基吸附劑利用領域，尤其是一類利用生物質(zhì)改性的鈣基脫硫吸附劑及其制備領域。
目前，煙道氣脫硫主要采用的吸附劑為鈣基脫硫吸附劑，如CaO，Ca(OH)2，CaCO3體系，脫硫工藝分為干法，半干法和濕法，干法的脫硫效率很低，濕法雖可達90％以上，但耗水量太大，半干法介于二者之間(參見Sino-Dutch SeminarClean Coal Technology，389.Beijing，15-16 June，1995)。為了提高脫硫速度和脫硫效率，人們采用添加第二組分即添加劑的方法對鈣基脫硫吸附劑改性，常用的添加劑主要有粉煤灰，NaCl，Na2CO3，K2CO3，木質(zhì)磺酸鈣，醇類物質(zhì)以及過渡金屬(Cr，F(xiàn)e，V等)的氧化物。其不足之處在于以上添加劑價格昂貴、來源有限(粉煤灰除外)，并且都存在改性過程復雜、能耗高(如需要長時間水熱處理、攪拌、干燥、研磨)等問題，從而導致投資成本大大增加，并且脫硫效率和脫硫速度僅有一定限度的提高。
本發(fā)明的目的是提供一種采用價廉易得的添加劑、投資成本低的改性方法，對現(xiàn)有鈣基脫硫吸附劑體系進行改性，以獲得改性鈣基脫硫吸附劑，并能夠更大限度地提高脫硫速度及SO2的脫除效率。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明的改性鈣基脫硫吸附劑是以生物質(zhì)作為添加劑對鈣基脫硫吸附劑改性，所述生物質(zhì)包括稻、麥、谷、玉米、高粱等農(nóng)作物的莖、葉、根等，以及草，樹葉，廢紙，木頭，木質(zhì)粉末等生物質(zhì)。。
本發(fā)明的生物質(zhì)用于鈣基脫硫吸附劑的改性方法依次包括以下步驟(1)將生物質(zhì)處理成適于與脫硫吸附劑混合的形狀，得到生物質(zhì)材料；(2)將生物質(zhì)材料和脫硫吸附劑浸漬或浸泡在水中，得到混合物；(3)將上述混合物自然風干、烘干或以其他方式干燥，即得到利用生物質(zhì)改性的鈣基脫硫吸附劑。
本發(fā)明改性的機理在于，使用生物質(zhì)改性后，可以顯著改善吸附劑的表面形態(tài)，提高其比表面積；調(diào)整吸附劑的孔隙分布，加快SO2在產(chǎn)物層中的擴散；延長與SO2的接觸時間，提高反應效率。從而，大大促進下列反應的發(fā)生
將生物質(zhì)用于鈣基脫硫吸附劑改性是生物質(zhì)的一項全新的用途，是一項原創(chuàng)性的工作。本發(fā)明的添加劑是價廉易得可棄置的生物質(zhì)，如廢紙，樹葉，稻草，草，麥桿，谷桿，玉米桿，高粱桿，木頭，木質(zhì)粉末等。作為添加劑原料的生物質(zhì)，來源方便、易得、經(jīng)濟，是一種無毒、無害、無其他污染的綠色介質(zhì)。吸附劑改性制備過程與傳統(tǒng)方法相比，工藝簡單，容易操作，能耗低(如不需要水熱處理，不需攪拌，只是浸泡或浸漬、風干即可)。因此，投資成本非常低。同時，還可以更大限度地提高脫硫速度和脫硫效率。
對比實驗證明經(jīng)麥桿和樹葉改性后的每克鈣基吸附劑100％脫除SO2的時間分別約為60分鐘和62分鐘，而只有Ca(OH)2的吸附劑(可能含有少量CaO，以下用Ca(OH)2(CaO)表示)，100％脫除SO2的時間為30分鐘，100％脫除時間延長了30分鐘左右，時間延長一倍左右，從動力學上說，大大提高了鈣基脫硫吸附劑對SO2的脫除速率。(具體實驗數(shù)據(jù)參見實施例)


圖1為麥桿改性鈣基脫硫吸附劑與未改性鈣基脫硫吸附劑的SO2吸收曲線對比圖。圖中，a曲線為麥桿改性鈣基脫硫吸附劑的SO2吸收曲線，b曲線為未改性鈣基脫硫吸附劑的SO2吸收曲線。
圖2為樹葉改性鈣基脫硫吸附劑的SO2吸收曲線。
所有上述附圖中，橫坐標代表SO2吸收時間，縱坐標代表反應器出口SO2的濃度。
實施例1 麥桿改性鈣基脫硫吸附劑的制備與脫硫?qū)嶒灨男遭}基吸附劑的制備采用生物質(zhì)麥桿為添加劑，粉碎，得到麥桿粉末(以下稱麥桿粉)。取0.5克麥桿粉和10克CaO，加入到12ml水中，浸泡一定時間，取出，在空氣中自然風干后，即得到改性鈣基脫硫吸附劑。忽略H2O和CO2的重量，改性后的吸附劑中Ca(OH)2(CaO)占94.3％，麥桿粉占5.7％。以同樣的方法制備未經(jīng)麥桿改性的Ca(OH)2(CaO)吸附劑。各取1g樣品分別進行脫硫?qū)嶒灐?br> 脫硫條件溫度為80℃，SO2的濃度為2600ppm，載氣為N2，反應器為固定床反應器。
氣體檢測方法是FT-IR spectrometer(Vector Brouker)實驗結(jié)果如圖1所示，每克未經(jīng)改性的Ca(OH)，(CaO)的吸附劑，100％脫除SO2的時間約為30分鐘，而經(jīng)麥桿改性后的每克鈣基吸附劑100％脫除SO2的時間約為60分鐘，100％脫除時間延長30分鐘，時間延長一倍左右，從動力學上說，大大提高了鈣基對SO2的脫除速率。另外，空白實驗證明麥桿粉自身100％脫除SO2的時間幾乎為0。由此可見，生物質(zhì)是一類比較好的鈣基改性添加劑。
實施例2 樹葉改性鈣基脫硫吸附劑的制備與脫硫?qū)嶒灨男遭}基脫硫吸附劑的制備采用生物質(zhì)樹葉為添加劑，粉碎，得到樹葉粉末(以下稱樹葉粉)。取2克樹葉粉和8克CaO，加入到20ml水中，浸泡一定時間，取出，在空氣中自然風干后，即得到改性鈣基脫硫吸附劑。忽略H2O和CO2的重量，改性后的吸附劑中Ca(OH)2(CaO)占80％，樹葉粉占20％。取1g樣品進行脫硫?qū)嶒灐?br> 脫硫條件溫度為80℃，SO2的濃度為2029ppm，載氣為N2，反應器為固定床反應器。
氣體檢測方法是FT-IR spectrometer(Vector Brouker)實驗結(jié)果同實施例1，每克未經(jīng)改性的Ca(OH)2(CaO)吸附劑100％脫除SO2的時間為30分鐘(見圖1)，而每克經(jīng)樹葉改性后的鈣基吸附劑100％脫除SO2的時間約62分鐘(見圖2)，100％脫除時間延長32分鐘，時間延長一倍左右，大大提高了鈣基脫硫吸附劑對SO2的脫除速率?？瞻讓嶒炞C明樹葉粉自身100％脫除SO2的時間幾乎為0。由此可見，以上生物質(zhì)是一類比較好的鈣基改性添加劑。
權(quán)利要求
1.一類改性鈣基脫硫吸附劑，其特征在于其改性添加劑是生物質(zhì)，所述生物質(zhì)包括稻、麥、谷、玉米、高粱等農(nóng)作物的莖、葉、根等，以及草，樹葉，廢紙，木頭，木質(zhì)粉末等生物質(zhì)。
2.一種制備如權(quán)利要求1所述改性的鈣基脫硫吸附劑的方法，依次包括以下步驟(1)將生物質(zhì)處理成適于與脫硫吸附劑混合的形狀，得到生物質(zhì)材料；(2)將生物質(zhì)材料和脫硫吸附劑浸漬或浸泡在水中，得到混合物；(3)將上述混合物自然風干、烘干或以其他方式干燥，即得到利用生物質(zhì)改性的鈣基脫硫吸附劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類生物質(zhì)改性鈣基脫硫吸附劑及其制備。本發(fā)明的改性鈣基脫硫吸附劑是以生物質(zhì)作為添加劑,生物質(zhì)包括稻、麥、谷、玉米、高粱等農(nóng)作物的莖、葉、根等,以及草,樹葉,廢紙,木頭,木質(zhì)粉末等。制備方法是將生物質(zhì)、鈣基脫硫吸附劑浸漬或浸泡在水中后再干燥即可。本發(fā)明的改性添加劑生物質(zhì)價廉易得;改性方法簡單,能耗低,成本低;可以更大限度地提高脫硫速度和脫硫效率。
文檔編號B01D53/50GK1327872SQ0111550
公開日2001年12月26日 申請日期2001年4月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月26日
發(fā)明者寇元, 尚洪山, 楊帆, 閻震 申請人:北京大學