一種凈化工業(yè)廢氣的新物質(zhì)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于空氣凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種能夠有效清除工業(yè)廢氣中污染物的 新物質(zhì)，尤其具備優(yōu)異的吸收二氧化碳的能力。這種新物質(zhì)以城市生活固體垃圾為原材料 制備得到。
【背景技術(shù)】
[0002] 煤熱電廠的廢氣污染是最主要的環(huán)境污染源，主要包含氧化硫、氮氧化合物、粉 塵、汞、綢環(huán)芳烴等。由于當(dāng)前的能夠徹底進(jìn)行廢氣處理的技術(shù)的使用成本很高，而電價(jià)無 法大幅上漲，絕大多數(shù)煤熱電廠的廢氣處理技術(shù)都存在大量的污染物排廢。根據(jù)文件報(bào)道， 中國(guó)2012年的二氧化硫排放總量是2117. 6萬噸（美國(guó)1500萬噸）、氮氧化合物排放總量 是2337. 8萬噸（美國(guó)1877. 5萬噸）、汞的排放量是825. 2噸（美國(guó)118. 4噸）、綢環(huán)芳烴 (PAHs，使用美國(guó)環(huán)?？偸鹋欧畔禂?shù)計(jì)算：0? 0684公斤/噸煤）的排放量是23. 9萬噸（美國(guó) 6. 8萬噸）、粉塵排放量448萬噸等。這些污染物不僅嚴(yán)重污染環(huán)境，而且嚴(yán)重威脅人類的生 命與健康。例如僅粉塵污染物導(dǎo)致的死亡，2010年是320萬人[參閱Environ.Res.Lett.， 9, 2014年，104009 (10pp)]。盡快減少這些污染物的排放，對(duì)人類的益處非常大。美國(guó)的研 宄結(jié)果顯示，僅空氣粉塵的水平下降1微克/立方米，就可以減少3萬4千人的過早死亡。
[0003] 市場(chǎng)成熟的空氣污染控制設(shè)備，無法高效清除這些污染物。最近這些年新開發(fā)成 功的技術(shù)，由于使用成本太高，而很少單位愿意使用。例如，活性炭注入技術(shù)，清除一鎊的汞 成本，超過16萬美元（EnvironSciTechnol，2001年，35,4367)，每年清除幾百噸采的成本 可以說是天文數(shù)字；使用貴金屬吸附劑（NobelMetalSorbents)，包括金、鈕等，也是使用 成本高昂。氧化反應(yīng)法，被近年來作為重點(diǎn)在開發(fā)，因?yàn)?，一旦汞被氧化為二價(jià)的汞，它的水 溶性很高，并且和氫氧化鈣形成非常穩(wěn)定的沉淀。這些氧化法有很多，例如Ce02/HZSM-5催 化氧化法、氯酸鈉（NaC102)氧化法、鹵素自由基氧化法、尿素/高錳酸鉀氧化法、S2C12,SC12 和S2Br2氧化法、光催化氧化法、雙氧水氧化法、過氧酸氧化法或者這些方法的組合等。這 些方法或受限于催化劑的活性、或受限于試劑的高價(jià)格、或受限于燃燒爐內(nèi)的高含水量等， 它們的使用成本仍然過于高昂，迄今為止未見實(shí)際生產(chǎn)線的應(yīng)用。試圖通過改變煤炭的燃 燒狀態(tài)或燃燒環(huán)境、或者通過添加特殊試劑都未能有效減少采的排放（參閱文獻(xiàn)：Energy Fuels，2014, 28, 123-135)。
[0004] 對(duì)于氧化硫、氧化氮這兩大類環(huán)境污染物，一般都是通過最高穩(wěn)定氧化態(tài)的衍生 物來脫除。例如氧化硫中的三氧化硫，常規(guī)使用石灰吸收轉(zhuǎn)化為粗石膏；氧化氮中的二氧化 氮，亦可同時(shí)被石灰吸收。但是二氧化硫、一氧化氮等低價(jià)的氧化物，它們被吸收的系數(shù)極 小。采用催化降解的方法，對(duì)于煤熱電廠廢氣這種復(fù)雜的體系，催化劑的活性下降很快，所 以這類方法當(dāng)前還僅限于研宄領(lǐng)域。當(dāng)前的主要研宄方向是利用氧化方法，同時(shí)與汞一起 被氧化，進(jìn)而可以被清除。但是由于所有已知的氧化方法，應(yīng)用成本太高而無法使用，氧化 硫和氧化氣的排放一直很尚。
[0005]綢環(huán)芳徑（PAHs:PolycyclicAromaticHydrocarbons)是嚴(yán)重的致癌物，如 肺癌、皮膚癌、膀胱癌等等，迄今為止，沒有可靠的方法將它們從廢氣內(nèi)清除。采用芬頓 (Fenton)氧化法，成本太高且存在安全隱患；采用電子光束催化技術(shù)，雖然可以同時(shí)清除 大多數(shù)的氧化硫和氧化氮，但是PAHs的清除率只有20%左右（RadiationPhysicsand Chemistry,Volume77,Issue4,April2008,Pages490-496)，應(yīng)用成本實(shí)在太高。
[0006] 二氧化碳的排放，專家公認(rèn)已經(jīng)導(dǎo)致全球暖化，為節(jié)制二氧化碳的排放，回收煤熱 電廠產(chǎn)生的二氧化碳成為主攻目標(biāo)。當(dāng)前常見的氨水捕集法和低溫甲醇捕集法都包含高溫 氣體的冷卻步驟，能量損耗太大。氧化鈣吸收法的缺陷是氧化鈣的結(jié)構(gòu)是實(shí)心狀態(tài)，只有氧 化鈣表面能夠反應(yīng)，單位重量的氧化鈣吸收量太少。
[0007]當(dāng)前，亟需發(fā)明出制造成本低、使用成本低并能夠有效清除工業(yè)廢氣的新物質(zhì)。如 果這種物質(zhì)能夠同時(shí)清除工業(yè)廢氣中的所有污染物，包括汞、二氧化硫、氧化氮、綢環(huán)芳烴、 一氧化碳、二氧化碳、和粉塵就會(huì)更加理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明提供一種凈化工業(yè)廢氣的新物質(zhì)，以解決現(xiàn)有空氣污染控制設(shè)備技術(shù)，使 用成本太高的技術(shù)問題。
[0009] 為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：
[0010] 一種凈化工業(yè)廢氣的新物質(zhì)，所述新物質(zhì)在常溫下是一種棕灰色固體；水中的溶 解度低于1%，甲醇中的溶解度大于10%;所述新物質(zhì)的功效成分由脂肪酸的鈣鹽和小分子 芳烴組成，無效成分為灰分和塑料；所述脂肪酸的鈣鹽含量為0. 5% -6%，所述小分子芳烴 的含量為94% -99.5%;所述脂肪酸包括蠟酸、二十四烷酸、山崳酸、花生酸、硬脂酸、棕櫚 酸、肉豆蔻酸、月桂酸、癸酸、芥酸、亞油酸、異油酸、反油酸、油酸、棕櫚油酸和肉豆蔻酸，所 述小分子芳烴的每個(gè)分子內(nèi)含有2-5個(gè)苯環(huán)，所述小分子芳烴的分子內(nèi)至少有一個(gè)碳原子 直接和氧原子連接。
[0011] 一種制造凈化工業(yè)廢氣的新物質(zhì)的方法，所述方法包括以下步驟：
[0012] (1)城市生活固體垃圾作為原材料；
[0013] (2)通過催化劑和輔劑對(duì)生活固體垃圾進(jìn)行以水為溶劑的水解反應(yīng)，固體垃圾水 解反應(yīng)的溫度介于150-280°C之間，反應(yīng)壓力大于對(duì)應(yīng)溫度水的飽和蒸氣壓；
[0014] (3)城市生活固體垃圾水解反應(yīng)結(jié)束后，將目標(biāo)產(chǎn)物分離。
[0015] 優(yōu)選為，所述步驟（1)中的生活固體垃圾為紙、紙板、食物、面包、米飯、花園廢物、 草、樹枝、塑料、金屬、橡膠、皮物、紡織品、木頭、玻璃、石頭等混合物。
[0016] 優(yōu)選為，所述步驟（2)中水解反應(yīng)的反應(yīng)壓力大于3個(gè)大氣壓。
[0017]優(yōu)選為，所述步驟（2)中水解反應(yīng)的條件：選用千分之一的催化劑重量比例用量、 溫度為250攝氏度、壓力為50個(gè)大氣壓，城市生活固體垃圾的干重與水之間的重量比為1: 7,反應(yīng)時(shí)間為50-60分鐘。
[0018] 優(yōu)選為，所述步驟（3)中目標(biāo)產(chǎn)物的分離方法選擇壓濾方式。
[0019] 優(yōu)選為，所述步驟（3)中固體垃圾水解反應(yīng)后的分離溫度控制在50°C以上。
[0020] 優(yōu)選為，所述催化劑為9, 10-二羥基-2, 6-二磺酸鈉蒽。
[0021] 優(yōu)選為，所述輔劑為生石灰或熟石灰。
[0022] 本發(fā)明揭示的凈化工業(yè)廢氣的新物質(zhì)，甲基化反應(yīng)后，反應(yīng)產(chǎn)物是一種亮棕色到 亮黑色的粘稠狀液體，能夠溶解在甲醇中，產(chǎn)物分子中的芳香氫是烷基氫的10-25 %之間。
[0023] 在采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明公開了一種能夠同時(shí)有效去除工業(yè)廢氣中各種污 染物的新物質(zhì)，工業(yè)廢氣中的污染物諸如金屬汞、綢環(huán)芳烴、二氧化硫、氮氧化合物、一氧化 碳等，還能同時(shí)吸收二氧化碳。這種新物質(zhì)去除綢環(huán)芳烴是通過化學(xué)鍵和新物質(zhì)結(jié)合在一 起，而不是結(jié)合不緊密的物理吸附。
[0024] 本發(fā)明公開的一種能夠同時(shí)有效去除工業(yè)廢氣中的各種污染物的新物質(zhì)，它吸收 廢氣中污染物的能力受垃圾原料的組成影響。它吸收二氧化碳的量，不影