專利名稱：一種污泥基脫硫劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種以剩余污泥為原材料的去除二氧化硫氣體的脫硫劑及其制備方
法，適用于中低溫下二氧化硫的去除。
背景技術(shù)：
隨著人口的增加和工業(yè)化的發(fā)展，大量污染物進(jìn)入大氣環(huán)境，改變氣候，破環(huán)生 態(tài)，威脅人類生活和生產(chǎn)安全。我國能源消費(fèi)以煤為主，二氧化硫排放總量已達(dá)每年2000 多萬噸(燃煤電廠排放S(^占總排放量的51% )，我國二氧化硫的排放控制亟待解決。
目前，二氧化硫的去除方法根據(jù)燃煤階段、脫硫工藝、脫硫產(chǎn)品利用情況以及脫硫 劑的使用狀況的不同，而有所不同。關(guān)于燃煤鍋爐和化工等行業(yè)中產(chǎn)生的二氧化硫廢氣的 凈化，國內(nèi)外已作了許多研究工作，并開發(fā)了多項(xiàng)應(yīng)用技術(shù)，具體可分為干法和濕法兩大 類。濕法的缺點(diǎn)是設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、投資運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高和易造成二次污染等問題。干法是 指脫硫過程和脫硫產(chǎn)物處理均在干態(tài)下進(jìn)行的脫硫工藝，優(yōu)點(diǎn)是無污水產(chǎn)生、脫硫產(chǎn)物處 理容易、設(shè)備工藝簡單、設(shè)備腐蝕小、投資低等。干法脫硫最常用的是采用脫硫劑對爐后煙 氣進(jìn)行吸附處理。 工業(yè)上常用的脫硫吸附劑有活性炭、硅膠、分子篩、硅藻土、活性氧化鋁以及合成 沸石、天然沸石等，均存在著成本高、硫容低、機(jī)械強(qiáng)度不夠等問題。 目前，污泥基吸附劑的應(yīng)用多用于污水處理，少見于氣體的吸附，南京理工大學(xué)的 用污泥制備活性炭去除H2S和N0X，極少見有適用于去除二氧化硫氣體的污泥基脫硫劑的相 關(guān)研究。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適用于去除中低溫二氧化硫的以剩余污泥為原材料的 脫硫劑及其制備方法。 本發(fā)明所提供的一種污泥基脫硫劑由活性組分、粘結(jié)劑和擴(kuò)孔劑組成；脫硫劑中 活性組分所占的質(zhì)量百分含量為60_80%，粘結(jié)劑所占的質(zhì)量百分含量為2_20%，擴(kuò)孔劑 所占的質(zhì)量百分含量為10_20%;所述的活性組分的組成及其質(zhì)量百分含量為污泥活性炭 3-88 % 、電爐灰1-55 % 、鎂質(zhì)灰1-50 % 、粉煤灰1-45 % 、銅煙灰1-45 %和錳礦3-30 % 。所述 的污泥活性炭由污泥顆粒與活化劑按質(zhì)量比為1 : 2-1 : 3.5制備的，所述活化劑為氯化 鋅、磷酸或氫氧化鉀中的一種，所述污泥優(yōu)選為生活污水的脫水污泥；所述的粘結(jié)劑為膨潤 土或酸性白土的一種或兩種的混合物；所述的擴(kuò)孔劑為碳酸銨、羧甲基纖維素或田青粉中 的一種或幾種的混合物。 本發(fā)明所提供的一種污泥基脫硫劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟
1)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒；
2)將污泥顆粒與活化劑按質(zhì)量比為1 : 2-1 : 3. 5混合后，于70-8(TC加熱攪拌 l-2h，而后干燥至恒重，得到活化污泥顆粒；
3)將活化污泥顆粒以15-20°C /min的升溫速率升溫至450-650。C保溫30_90min 后，在氮?dú)庵欣鋮s，而后依次用鹽酸和70-8(TC的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；
4)將污泥活性炭與電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰和錳礦混合，得到活性組分，活 性組分中污泥活性炭、電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰和錳礦所占的質(zhì)量百分含量分別為 3-88% 、 1-55% 、 1-50% 、 1-45% 、 1_45%和3_30% ;再將活性組分與粘結(jié)劑和擴(kuò)孔劑分別按 質(zhì)量百分比為60-80%、2-20%和10-20%混合均勻后，研磨至80目以下，加入去離子水混 捏，擠壓成型，自然風(fēng)干、烘干，再于300-40(TC下焙燒3-5h，得到污泥基脫硫劑；
步驟2)中所述的活化劑為氯化鋅、磷酸或氫氧化鉀中的一種；步驟4)中所述的粘 結(jié)劑為膨潤土或酸性白土的一種或兩種的混合物；步驟4)中所述的擴(kuò)孔劑為碳酸銨、羧甲 基纖維素或田青粉中的一種或幾種的混合物。 本發(fā)明的制備方法中，擠壓形狀和大小可根據(jù)需要而定，既可是小球狀，也可是柱 狀。 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于回收利用了污水處理廠的剩余污泥，將剩余污泥經(jīng)活化生成了 活性炭，使廢棄污泥得到資源化，大大解決了剩余污泥的出路問題，并利用電爐灰、粉煤灰、 銅煙灰等工業(yè)廢物作為原材料，避免使用昂貴的純活性組分物質(zhì)，另外添加的粘結(jié)劑和擴(kuò) 孔劑不僅提高了吸附劑的穩(wěn)定性而且同時(shí)使活性組分能夠發(fā)揮最大功效。因此，本吸附劑 具有凈化度好、吸附二氧化硫容量高、制備簡單和成本低的特點(diǎn)。本脫硫劑可廣泛應(yīng)用于中 低溫下二氧化硫的脫除。 以下結(jié)合具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
具體實(shí)施例方式
下述實(shí)施例中所使用的污泥為污水處理廠二沉池的剩余污泥。
實(shí)施例1 1)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑氯化鋅按質(zhì)量比為l : 2混合后，于7(TC加熱攪拌lh，而后干燥至恒重，得到活化污 泥顆粒，將活化污泥顆粒以15°C /min的升溫速率升溫至45(TC保溫90min后，在氮?dú)庵欣?卻，而后依次用鹽酸和7(TC的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭； 2)將污泥活性炭、電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰、錳礦分別按質(zhì)量百分比88%、
3%、1%、1%、1%、6%混合，得到活性組分，再將活性組分與粘結(jié)劑膨潤土、酸性白土和擴(kuò)
孔劑碳酸銨分別按質(zhì)量百分比為60% 、 15 % 、5%和20 %混合均勻，研磨至80目以下后，加
入去離子水泥捏，擠條成型，自然風(fēng)干，烘干，在30(TC溫度下焙燒3h而成。 二氧化硫脫除反應(yīng)條件為二氧化硫濃度1705-2257mg/m3，反應(yīng)空速3000h—\
反應(yīng)溫度200°C，當(dāng)出口氣體的二氧化硫濃度達(dá)到200mg/m3時(shí)，該脫硫劑的吸附容量為
28. 91%。 實(shí)施例2 1)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑氫氧化鉀按質(zhì)量比為1 : 2.5混合后，于8(TC加熱攪拌1.5h，而后干燥至恒重，得到 活化污泥顆粒，將活化污泥顆粒以15°C /min的升溫速率升溫至50(TC保溫60min后，在氮 氣中冷卻，而后依次用鹽酸和7(TC的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；性炭、電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰、錳礦分別按質(zhì)量百分比8%、 55%、8%、17%、4%、8%混合，得到活性組分，再將活性組分與粘結(jié)劑膨潤土和擴(kuò)孔劑羧甲 基纖維素分別按質(zhì)量百分比為80%、2%和18%混合均勻，研磨至80目以下后，加入去離子 水泥捏，擠條成型，自然風(fēng)干，烘干，在35(TC溫度下焙燒5h而成。 二氧化硫脫除反應(yīng)條件為二氧化硫濃度1955-2144mg/m3，反應(yīng)空速2500h—\ 反應(yīng)溫度250°C，當(dāng)出口氣體的二氧化硫濃度達(dá)到200mg/m3時(shí)，該脫硫劑的吸附容量為 31. 04%。
實(shí)施例3 1)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑氯化鋅按質(zhì)量比為l : 3混合后，于8(TC加熱攪拌2h，而后干燥至恒重，得到活化污 泥顆粒，將活化污泥顆粒以20°C /min的升溫速率升溫至60(TC保溫60min后，在氮?dú)庵欣?卻，而后依次用鹽酸和8(TC的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭； 2)將污泥活性炭、電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰、錳礦分別按質(zhì)量百分比3%、 11 % 、50% 、6% 、 15% 、 15%混合，得到活性組分，再將活性組分與粘結(jié)劑酸性白土和擴(kuò)孔劑 碳酸銨、羧甲基纖維素分別按質(zhì)量百分比為65%、20%和10%、5%混合均勻，研磨至80目 以下后，加入去離子水泥捏，擠條成型，自然風(fēng)干，烘干，在40(TC溫度下焙燒3. 5h而成。
二氧化硫脫除反應(yīng)條件為二氧化硫濃度2055-2444mg/m3，反應(yīng)空速2000h_l、 反應(yīng)溫度300°C，當(dāng)出口氣體的二氧化硫濃度達(dá)到200mg/m3時(shí)，該脫硫劑的吸附容量為 24. 47%。
實(shí)施例4 1)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑磷酸按質(zhì)量比為l : 3.5混合后，于7(TC加熱攪拌2h，而后干燥至恒重，得到活化污 泥顆粒，將活化污泥顆粒以15°C /min的升溫速率升溫至65(TC保溫30min后，在氮?dú)庵欣?卻，而后依次用鹽酸和8(TC的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭； 2)將污泥活性炭、電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰、錳礦分別按質(zhì)量百分比18%、 4 % 、 10 % 、45 % 、20 % 、3 %混合，得到活性組分，再將活性組分與粘結(jié)劑膨潤土、酸性白土和 擴(kuò)孔劑碳酸銨、田青粉分別按質(zhì)量百分比為70 % 、 10 % 、 10 %和5 % 、 10 %混合均勻，研磨至 80目以下后，加入去離子水泥捏，擠條成型，自然風(fēng)干，烘干，在30(TC溫度下焙燒4h而成。
二氧化硫脫除反應(yīng)條件為二氧化硫濃度1938-2410mg/m3，反應(yīng)空速3500h—\ 反應(yīng)溫度200°C，當(dāng)出口氣體的二氧化硫濃度達(dá)到200mg/m3時(shí)，該脫硫劑的吸附容量為 11. 76%。
實(shí)施例5 1)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑磷酸按質(zhì)量比為l : 2.5混合后，于75t:加熱攪拌lh，而后干燥至恒重，得到活化污 泥顆粒，將活化污泥顆粒以20°C /min的升溫速率升溫至55(TC保溫60min后，在氮?dú)庵欣?卻，而后依次用鹽酸和75t:的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭； 2)將污泥活性炭、電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰、錳礦分別按質(zhì)量百分比6%、 1 % 、26% 、 13% 、45 % 、9%混合，得到活性組分，再將活性組分與粘結(jié)劑膨潤土和擴(kuò)孔劑羧 甲基纖維素、田青粉分別按質(zhì)量百分比為65 % 、 15 %和10 % 、 10 %混合均勻，研磨至80目以
5下后，加入去離子水泥捏，擠條成型，自然風(fēng)干，烘干，在40(TC溫度下焙燒3h而成。
二氧化硫脫除反應(yīng)條件為二氧化硫濃度1955-2444mg/m3，反應(yīng)空速3500h—\ 反應(yīng)溫度150°C，當(dāng)出口氣體的二氧化硫濃度達(dá)到200mg/m3時(shí)，該脫硫劑的吸附容量為 7. 82%。 實(shí)施例6 1)將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒，將污泥顆粒與 活化劑氫氧化鉀按質(zhì)量比為1 : 2混合后，于75t:加熱攪拌1.5h，而后干燥至恒重，得到活 化污泥顆粒，將活化污泥顆粒以15°C /min的升溫速率升溫至50(TC保溫90min后，在氮?dú)?中冷卻，而后依次用鹽酸和7(TC的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；
2)將污泥活性炭、電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰、錳礦分別按質(zhì)量百分比13%、 12% 、 10% 、 10% 、25% 、30%混合，得到活性組分，再將活性組分與粘結(jié)劑膨潤土、酸性白土 和擴(kuò)孔劑羧田青粉分別按質(zhì)量百分比為75%、10%、5%和10%混合均勻，研磨至80目以下 后，加入去離子水泥捏，擠條成型，自然風(fēng)干，烘干，在35(TC溫度下焙燒4. 5h而成。
二氧化硫脫除反應(yīng)條件為二氧化硫濃度1705-2144mg/m3，反應(yīng)空速3000h—\ 反應(yīng)溫度250°C，當(dāng)出口氣體的二氧化硫濃度達(dá)到200mg/m3時(shí)，該脫硫劑的吸附容量為 16. 39%。
權(quán)利要求
一種污泥基脫硫劑，其特征在于，所述的脫硫劑由活性組分、粘結(jié)劑和擴(kuò)孔劑組成，脫硫劑中活性組分所占的質(zhì)量百分含量為60-80％，粘結(jié)劑所占的質(zhì)量百分含量為2-20％，擴(kuò)孔劑所占的質(zhì)量百分含量為10-20％；所述的活性組分的組成及其質(zhì)量百分含量為污泥活性炭3-88％、電爐灰1-55％、鎂質(zhì)灰1-50％、粉煤灰1-45％、銅煙灰1-45％和錳礦3-30％；所述的污泥活性炭由污泥顆粒與活化劑按質(zhì)量比為1∶2-1∶3.5制備，其中活化劑為氯化鋅、磷酸或氫氧化鉀中的一種；所述的粘結(jié)劑為膨潤土或酸性白土的一種或兩種的混合物；所述的擴(kuò)孔劑為碳酸銨、羧甲基纖維素或田青粉中的一種或幾種的混合物。
2. 按照權(quán)利要求1的脫硫劑，其特征在于，所述污泥優(yōu)選為生活污水的脫水污泥。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污泥基脫硫劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1) 將污泥干燥、研磨、過篩，保留粒徑范圍為1-2. 5mm的污泥顆粒；2) 將污泥顆粒與活化劑按質(zhì)量比為1 : 2-1 : 3. 5混合后，于70-8(TC加熱攪拌l-2h， 而后干燥至恒重，得到活化污泥顆粒；3) 將活化污泥顆粒以15-20°C /min的升溫速率升溫至450-650。C保溫30-90min后，在 氮?dú)庵欣鋮s，而后依次用鹽酸和70-8(TC的蒸餾水洗滌，烘干，得到污泥活性炭；4) 將污泥活性炭與電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰和錳礦混合，得到活性組分，活性 組分中污泥活性炭、電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰和錳礦所占的質(zhì)量百分含量分別為3- 88% 、 1-55% 、 1-50% 、 1-45% 、 1_45%和3_30% ;再將活性組分與粘結(jié)劑和擴(kuò)孔劑分別按 質(zhì)量百分比為60-80%、2-15%和10-20%混合均勻后，研磨至80目以下，加入去離子水混 捏，擠壓成型，自然風(fēng)干、烘干，再于300-40(TC下焙燒3-5h，得到污泥基脫硫劑；步驟2)中所述的活化劑為氯化鋅、磷酸或氫氧化鉀中的一種；步驟4)中所述的粘結(jié)劑 為膨潤土或酸性白土的一種或兩種的混合物；步驟4)中所述的擴(kuò)孔劑為碳酸銨、羧甲基纖 維素或田青粉中的一種或幾種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種污泥基脫硫劑及其制備方法。本發(fā)明以污泥活性炭與電爐灰、鎂質(zhì)灰、粉煤灰、銅煙灰和錳礦的混合物為活性組分，以膨潤土或酸性白土的一種或幾種的混合物為粘結(jié)劑，以碳酸銨、羧甲基纖維素或田青粉中的一種或幾種的混合物為擴(kuò)孔劑，并通過將活性組分、粘結(jié)劑和擴(kuò)孔劑混合后，泥捏、擠壓成型、風(fēng)干、烘干、焙燒，得到污泥基脫硫劑。本發(fā)明具有吸附二氧化硫容量高、制備簡單和成本低的特點(diǎn)，污泥基脫硫劑適用于中低溫二氧化硫氣體的脫除。同時(shí)為污泥資源化及工業(yè)廢物再利用提供了另一途徑。
文檔編號B01J20/20GK101721973SQ201010034178
公開日2010年6月9日 申請日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者孫禹, 張書景, 李依麗, 李晶欣, 王姚, 田婧, 錢文嬌 申請人:北京工業(yè)大學(xué)