一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法与流程

本发明涉及固废资源化利用与燃煤烟气脱汞吸附剂制备，特别是涉及一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法。

背景技术：

1、汞是一种有毒的重金属元素，可在生物圈和人体内迁移，循环，富集。由于汞的高毒性会对人体造成永久性的损伤，因此需要针对性的控制。随着近年来全球的垃圾产生量的增加以及垃圾焚烧技术的发展，垃圾焚烧带来的烟气汞排放已经成为汞的人为排放中重要的排放源。在环境和政策的双重压力下，我国对汞污染的防治已经成为了重要的环境问题。此外，随着我国汽车随着汽车保有量的日益增加，废机油的产量逐渐增多。由于废机油的成分较为复杂，含有大量对人体有害的物质，如致癌的多环芳烃、多氯联苯以及重金属元素等，因此，废机油的处理问题也成为了当前资源节约和环境保护的重点内容。

2、在焚烧烟气中，典型的汞的形态可分为三种：单质汞(hg0)、氧化态汞(hg2+)和颗粒态汞(hgp)。其中，hg0由于其闭合的外层电子结构具有不溶于水、化学性质稳定的特点。此外，hg0由于其挥发性强的特点，与另外两类形态的汞相比更难脱除。因此，hg0是焚烧烟气污染物脱除的重点。基于目前的主流焚烧烟气脱汞技术活性炭喷射(aci)特点，该技术的关键点为吸附材料的开发。目前垃圾焚烧电厂采用的脱汞吸附剂主要为碳基类吸附剂，如卤素改性活性炭等。多年来，许多学者已经对低成本碳基材料的合成和脱汞应用进行了研究，主要工作集中在低成本碳基与矿物基吸附剂的开发。因此，利用固体废弃物的资源化转化，开发制备一类传质速率高、表面吸附活性强的脱汞吸附剂材料具有重要的意义。

3、目前，在有机多孔材料的合成过程中，许多研究者已经提出利用芳香环结构作为超交联微孔聚合物骨架的基本构筑单元构建交联多孔的聚合物网络骨架。其中部分研究者利用聚苯乙烯材料分子链长、碳氢含量高的特点，将聚苯乙烯作为制备有机多孔材料的前驱体，所得的有机多孔材料具有丰富的孔道结构。基于前人的研究基础，废机油内部丰富的芳香烃以及多氯联苯结构同样可以为有机多孔聚合物材料提供基本的骨架单元。因此，采用废机油作为有机多孔聚合物骨架的原材料制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂对固废资源化利用以及减轻大气汞排放压力具有重要的意义。

技术实现思路

1、针对目前脱汞吸附剂高成本、高能耗、低吸附容量等技术上的不足，本发明旨在提供一种有机多孔材料脱汞吸附剂的制备方法，该方法以反应条件温和、低成本、低能耗与高脱汞效率为特点。

2、本发明的利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法，以废机油、1,2-二氯乙烷、交联剂、催化剂和活性改性剂为原料，按以下流程制备得到，包括以下具体步骤：

3、s1、按质量比称取0.1-2的废机油，将其缓慢加入装有1，2-二氯乙烷的三口平底烧瓶中，在磁力搅拌加热的条件下配置第一混合溶液；

4、s2、按质量比称取1-2的交联剂，将其缓慢加入s1中得到的第一混合溶液中，磁力搅拌加热条件下反应，得到第二混合溶液；

5、s3、将s2中得到的第二混合溶液在磁力搅拌条件下，以2-5℃/min的升温速率提升至80℃持续0.5-2h；

6、s4、按质量比称取1-8的酸性催化剂，缓慢加入在s3中得到的混合溶液中，并于加热条件下持续磁力搅拌一段时间；

7、s5、在s4中得到的混合溶液中加入10-40ml终止试剂，并降低至25℃保持0.5-2h；

8、s6、对s5中的混合溶液体系进行过滤，并利用洗涤溶剂对滤饼进行多次洗涤；

9、s7、对s6中得到的混合物进行真空减压干燥，得到hcps材料；

10、s8、按质量比称取0.02-1的活性组分，将其缓慢加入装有甲醇或乙醇的三口平底烧瓶中，在磁力搅拌加热的条件下配置混合溶液；

11、s9、按活性组分与hcps材料的质量比为1:2的比例称取hcps材料加入s8中的混合溶液中，在磁力搅拌加热的条件下浸渍反应4-12h；

12、s10、对s9中的混合溶液进行过滤，对滤饼进行真空减压干燥，得到m-hcp材料。

13、优选的，在回流条件下进行磁力搅拌。

14、优选的，s1中在40-70℃的条件下进行恒温加热，搅拌0.5-2小时，直至废机油为浅褐色，充分溶解于1,2-二氯乙烷。

15、优选的，s2中交联剂为联苯二氯卞、对二氯卞或二甲氧基甲烷中的一种或多种，在40-70℃的条件下进行恒温加热，搅拌0.5-1小时。

16、优选的，合成过程采用过渡金属卤化物(fecl3、alcl3、cucl2或zrcl4)作催化剂，反应时间为6-24h。

17、优选的，终止剂为甲醇或乙醇。

18、优选的，活性组分为fecl3、cucl2、febr3、nh4br或ki，磁力搅拌反应温度为40-70℃。

19、优选的，真空减压干燥在40-70℃下持续进行12-48h。

20、与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

21、(1)与废机油的传统处置方式相比，本发明对废机油进行了高价值资源化转化，材料制备过程简便，反应条件相对温和，能耗较低。

22、(2)与目前现有的脱汞吸附剂相比，本发明利用固体废弃物为原料，在较低的成本下获得了脱汞性能优异及抗烟气干扰能力强的吸附剂，适用于垃圾焚烧烟气脱汞以及各类焚烧锅炉尾部烟气脱汞领域。

技术特征：

1.一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法，其特征在于，在回流条件下进行磁力搅拌。

3.根据权利要求1所述的一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法，其特征在于，s1中在40-70℃的条件下进行恒温加热，搅拌0.5-2小时，直至废机油为浅褐色，充分溶解于1,2-二氯乙烷。

4.根据权利要求1所述的一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法，其特征在于，s2中交联剂为联苯二氯卞、对二氯卞或二甲氧基甲烷中的一种或多种，在40-70℃的条件下进行恒温加热，搅拌0.5-1小时。

5.根据权利要求1所述的一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法，其特征在于，s4中酸性催化剂种类为fecl3、alcl3、cucl2或zrcl4，反应时间为6-24h。

6.根据权利要求1所述的一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法，其特征在于，终止剂为甲醇或乙醇。

7.根据权利要求1所述的一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法，其特征在于，活性组分为fecl3、cucl2、febr3、nh4br或ki，磁力搅拌反应温度为40-70℃。

8.根据权利要求1所述的一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法，其特征在于，真空减压干燥在40-70℃下持续进行12-48h。

9.一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的应用，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的方法制得。

技术总结
本发明涉及固废资源化利用与燃煤烟气脱汞吸附剂制备技术领域，特别是涉及一种利用废机油制备垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂的方法。该吸附剂以废机油为原材料，以1，2‑二氯乙烷为有机溶剂，在交联剂与催化剂的作用下形成有机多孔材料。随后，以不同过渡金属卤化物为改性剂，在相对温和的条件下，通过化学浸渍的方式将有机多孔材料提质为具有脱汞活性位点的垃圾焚烧烟气脱汞吸附剂。脱汞固定床测试表明，所述废机油基有机多孔脱汞吸附剂可以在复杂的垃圾焚烧烟气条件下表现出良好的脱汞性能与抗性，具有绿色、高效的特点。

技术研发人员：许一凡,张后虎,徐悦清,黄伟迪,严小飞,孙孜菲,林晓晨
受保护的技术使用者：生态环境部南京环境科学研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13