垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法.pdf

本发明涉及一种垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)，将凹凸棒石、硅灰石、硅藻土分别粗碎，滚筛，将筛下的三种小颗粒矿物混合均匀，获得混合矿物，再喷稀硫酸，然后喷洒水至混合矿物，挤压成片状矿物组合物；步骤(2)，将所述片状矿物组合物堆放48小时以上，然后自然晒干至水分重量含量小于20％；步骤(3)，将所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物输入回转窑进行焙烧；步骤(4)，将焙烧后的矿物磨粉，气流粉碎，即得。本发明的矿物原料易得，价格低廉，加工成本低；操作步骤简单，容易控制；制得的多孔吸附材料对垃圾焚烧气体中有害物质吸附效果理想，适于在工业上大规模应用。

1.  一种垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1)，将凹凸棒石、硅灰石、硅藻土分别粗碎，滚筛，将筛下的三种小颗粒矿物混合均匀，获得混合矿物，再喷稀硫酸，然后喷洒水至混合矿物，使用三辊机挤压成片状矿物组合物；
步骤(2)，将所述片状矿物组合物堆放48小时以上，然后自然晒干至水分重量含量小于20％；
步骤(3)，将所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物输入回转窑进行焙烧；
步骤(4)，将焙烧后的矿物磨粉，气流粉碎，即得垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料。

2.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述滚筛的孔径为2-5cm。

3.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述三种小颗粒矿物中，凹凸棒石︰硅灰石︰硅藻土的重量比为(3-7)︰(2-5)︰(1-3)。

4.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述稀硫酸采用质量分数浓度为5-15％的硫酸。

5.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述稀硫酸的用量为所述三种小颗粒总重量的20-40％。

6.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，继续喷洒水至混合矿物之后，混合矿物的水分重量含量为40-50％。

7.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述片状矿物组合物的片层厚度为控制1-4mm。

8.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物用传送带输入所述回转窑。

9.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述焙烧的温度为540-560℃。

10.  如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述焙烧的时间10-20分钟。

垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种多孔吸附材料的制备方法，具体涉及一种垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法。
背景技术
垃圾焚烧发电是指使用特殊的垃圾焚烧设备，以城市工业和生活垃圾为燃烧介质，在对垃圾进行焚烧处理的同时，利用其产生的能量发电的一种新型发电方式。
焚烧发电在燃烧过程中会产生一个副产品——二恶英，它被世界卫生组织称做“最毒的致癌物质”，随烟气排放到大气中，给空气造成严重的第二次污染。发达国家城市生活垃圾焚烧炉燃烧过程中产生的二恶英占已知二恶英各生成源生成量的95％。目前国外一些发达国家对垃圾焚烧项目有一定限制，日本等国甚至立法关闭或禁建垃圾焚烧设施。同时，焚烧中产生的灰渣和飞灰重金属含量很高，其处理也是难题。有的地方实行二次填埋，又留下二次污染土地的隐患。虽然技术上可以提高焚烧炉炉温分解二恶英，再用活性炭吸附，灰尘可以通过布袋除尘解决，但这些环保设施投资巨大，目前大量通过技术改造等方式上马的垃圾焚烧电厂根本无力处理，环保部门的软硬件条件也不够，监测无法到位，而且二恶英测试费用也极其昂贵。综上，由于垃圾焚烧发电尾气对环境造成严重的二次污染，所以研究如何对垃圾焚烧发电尾气进行进一步处理显得非常重要，比如开发垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料就是一个非常具有应用价值的方向。
CN103949219A(公开日2014-07-30)公开了一种选择吸附芳烃的多孔复合材料的制备方法，该材料由两个单体分子共结晶得到，即由1-乙酰基-3-(4-甲氧基苯基)-5-(9-蒽基)吡唑啉(AMPE)和7,7,8,8-四氰基对苯二醌二甲烷(TCNQ)在非芳烃溶剂溶解，经脱除溶剂后烘干得到的复合材料，本发明的复合材料应用于芳烃与非芳烃溶剂混合物后，只选择性地吸收混合物中的芳烃。
虽然上述现有技术公开了一些选择吸附芳烃的多孔复合材料，能够满足一定的需要，比如处理垃圾焚烧发电在燃烧过程中产生的二恶英等尾气，但这些现有技术仍存在一定的缺陷：比如两个单体分子共结晶得到上述多孔复合材料，由于两个单体分子的成本高，导致上述多孔复合材料成本高昂，不适于在工业上大规模推广应用。
因此，对于吸附垃圾焚烧发电在燃烧过程中产生的二恶英等尾气的多孔复合材料存在进一步的改进和优化需求，这也是该技术领域内的研究热点和重点之一，更是本发明得以完成的动力和出发点所在。
发明内容
为了克服现有技术存在的垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料成本高、不适于在工业上大规模推广应用的技术问题，本发明人在进行了大量的深入研究之后，从而完成了本发明。
本发明通过以下技术方案实现，具体而言，涉及一种垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤(1)，将凹凸棒石、硅灰石、硅藻土分别粗碎，滚筛，将筛下的三种小颗粒矿物混合均匀，获得混合矿物，再喷稀硫酸，然后喷洒水至混合矿物，使用三辊机挤压成片状矿物组合物；
步骤(2)，将所述片状矿物组合物堆放48小时以上，然后自然晒干至水分重量含量小于20％；
步骤(3)，将所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物输入回转窑进行焙烧；
步骤(4)，将焙烧后的矿物磨粉，气流粉碎，即得垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料。
优选的，步骤(1)中，所述滚筛的孔径为2-5cm，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如2cm、3cm、4cm或5cm，最优选3cm，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选3-4cm。
优选的，步骤(1)中，所述三种小颗粒中凹凸棒石︰硅灰石︰硅藻土的重量比为(3-7)︰(2-5)︰(1-3)，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如3︰2︰1、3︰2︰3、3︰5︰1、3︰5︰3、7︰2︰1、7︰2︰3、7︰5︰1或7︰5︰3，最优选5︰3︰2，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选(4-6)︰(3-4)︰(2-3)。
优选的，步骤(1)中，所述稀硫酸采用质量分数浓度为5-15％的硫酸，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％或15％，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选8-12％。
优选的，步骤(1)中，所述稀硫酸的用量为所述三种小颗粒矿物总重量的20-40％，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如20％、22％、24％、26％、28％、30％、32％、 35％、37％、38％或40％，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选25-35％。
优选的，步骤(1)中，继续喷洒水至混合矿物之后，混合矿物的水分重量含量为40-50％，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如40％、41％、42％、43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％或50％，最优选45％，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选43-48％。
优选的，步骤(1)中，所述片状矿物组合物的片层厚度为控制1-4mm，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如1mm，2mm，3mm或4mm，最优选2mm，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选1-3mm。
优选的，步骤(3)中，所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物用传送带输入所述回转窑。
优选的，步骤(3)中，所述焙烧的温度为540-560℃，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如540℃、542℃、545℃、547℃、550℃、553℃、555℃、557℃、560℃、最优选550℃，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选545-555℃。
优选的，步骤(3)中，所述焙烧的时间10-20分钟，该范围包括了归属于其中的任何具体点值，例如11分钟、12分钟、13分钟、14分钟、15分钟、16分钟、17分钟、18分钟、19分钟或20分钟，最优选15分钟，也包括了这些具体点值中的任何两个点值所构成的范围，较优选13-18分钟。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明采用凹凸棒石、硅灰石、硅藻土作为原料，通过混合、挤压、晒干、焙烧、粉碎等一系列步骤，尤其是采用稀硫酸对混合矿物进行喷洒预处理，从而获得垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料。本发明的矿物原料易得，价格低廉，加工成本低；操作步骤简单，容易控制；制得的多孔吸附材料对二恶英、重金属镉、铅，卤素等垃圾焚烧气体中有害物质吸附效果理想，适于在工业上大规模应用。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法，由以下步骤组成：
步骤(1)，将凹凸棒石、硅灰石、硅藻土分别粗碎，孔径2cm滚筛，将筛下的三种小颗粒矿物混合均匀(凹凸棒石︰硅灰石︰硅藻土的重量比为3︰2︰3)，获得混合矿物，再喷稀硫酸(采用质量分数浓度为10％的硫酸，用量为三种小颗粒矿物总重量的35％)，然后喷洒水至混合矿物，使水分重量含量为50％，使用三辊机挤压成片状矿物组合物，片层厚度为控制1mm；
步骤(2)，将所述片状矿物组合物堆放48小时以上，然后自然晒干至水分重量含量小于20％；
步骤(3)，将所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物用传送带输入回转窑进行焙烧，焙烧的温度为545℃，焙烧的时间15分钟；
步骤(4)，将焙烧后的矿物磨粉，气流粉碎，即得垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料。
实施例2
本实施例涉及一种垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法，由以下步骤组成：
步骤(1)，将凹凸棒石、硅灰石、硅藻土分别粗碎，孔径3cm滚筛，将筛下的三种小颗粒矿物混合均匀(凹凸棒石︰硅灰石︰硅藻土的重量比为7︰5︰1)，获得混合矿物，再喷稀硫酸(采用质量分数浓度为12％的硫酸，用量为所述三种小颗粒总重量的40％)，然后喷洒水至混合矿物，使水分重量含量为40％，使用三辊机挤压成片状矿物组合物，片层厚度为控制2mm；
步骤(2)，将所述片状矿物组合物堆放48小时以上，然后自然晒干至水分重量含量小于20％；
步骤(3)，将所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物用传送带输入回转窑进行焙烧，焙烧的温度为550℃，焙烧的时间18分钟；
步骤(4)，将焙烧后的矿物磨粉，气流粉碎，即得垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料。
实施例3
本实施例涉及一种垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法，由以下步骤组 成：
步骤(1)，将凹凸棒石、硅灰石、硅藻土分别粗碎，孔径4cm滚筛，将筛下的三种小颗粒矿物混合均匀(凹凸棒石︰硅灰石︰硅藻土的重量比为7︰5︰3)，获得混合矿物，再喷稀硫酸(采用质量分数浓度为15％的硫酸，用量为所述三种小颗粒总重量的20％)，然后喷洒水至混合矿物使水分重量含量为43％，使用三辊机挤压成片状矿物组合物，片层厚度为控制3mm；
步骤(2)，将所述片状矿物组合物堆放48小时以上，然后自然晒干至水分重量含量小于20％；
步骤(3)，将所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物用传送带输入回转窑进行焙烧，焙烧的温度为555℃，焙烧的时间20分钟；
步骤(4)，将焙烧后的矿物磨粉，气流粉碎，即得垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料。
实施例4
本实施例涉及一种垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法，由以下步骤组成：
步骤(1)，将凹凸棒石、硅灰石、硅藻土分别粗碎，孔径5cm滚筛，将筛下的三种小颗粒矿物混合均匀(凹凸棒石︰硅灰石︰硅藻土的重量比为5︰3︰2)，获得混合矿物，再喷稀硫酸(采用质量分数浓度为5％的硫酸，用量为所述三种小颗粒总重量的25％)，然后喷洒水至混合矿物使水分重量含量为45％，使用三辊机挤压成片状矿物组合物，片层厚度为控制4mm；
步骤(2)，将所述片状矿物组合物堆放48小时以上，然后自然晒干至水分重量含量小于20％；
步骤(3)，将所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物用传送带输入回转窑进行焙烧，焙烧的温度为560℃，焙烧的时间10分钟；
步骤(4)，将焙烧后的矿物磨粉，气流粉碎，即得垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料。
实施例5
本实施例涉及一种垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料的制备方法，由以下步骤组成：
步骤(1)，将凹凸棒石、硅灰石、硅藻土分别粗碎，孔径3cm滚筛，将筛下的三 种小颗粒矿物混合均匀(凹凸棒石︰硅灰石︰硅藻土的重量比为3︰2︰1)，获得混合矿物，再喷稀硫酸(采用质量分数浓度为8％的硫酸，用量为所述三种小颗粒总重量的30％)，然后喷洒水至混合矿物使水分重量含量为48％，使用三辊机挤压成片状矿物组合物，片层厚度为控制2mm；
步骤(2)，将所述片状矿物组合物堆放48小时以上，然后自然晒干至水分重量含量小于20％；
步骤(3)，将所述水分重量含量小于20％的片状矿物组合物用传送带输入回转窑进行焙烧，焙烧的温度为540℃，焙烧的时间13分钟；
步骤(4)，将焙烧后的矿物磨粉，气流粉碎，即得垃圾发电尾气处理用多孔吸附材料。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于：步骤(1)中，混合矿物不喷稀硫酸。
对比例2
本对比例与实施例2的区别在于：步骤(1)中，混合矿物不喷稀硫酸。
对比例3
本对比例与实施例3的区别在于：步骤(1)中，混合矿物不喷稀硫酸。
对比例4
本对比例与实施例4的区别在于：步骤(1)中，混合矿物不喷稀硫酸。
对比例5
本对比例与实施例5的区别在于：步骤(1)中，混合矿物不喷稀硫酸。
分别实施上述实施例1-5和对比例1-5，并分别用实施例1-5和对比例1-5获得的吸附材料，按照垃圾发电尾气与上述吸附材料的体积重量比100:5室温条件下进行吸附试验，各个试验中的垃圾发电尾气为同一来源，每个实施例和对比例重复五次，取其平均值进行计算，所得结果如下表1所示。
表1 实施例1-5和对比例1-5的结果

由上表可见，实施例1-5中的二恶英吸附率在92.8-96.1％，而对比例1-5的二恶英吸附率在51.3-64.5％，说明实施例1-5中的二恶英吸附率幅度显著，同时说明步骤(1)中，粉碎并混合的矿物喷稀硫酸进行预处理对于最终获得的多孔吸附材料在垃圾发电尾气二恶英的去除吸附方面具有重要影响，尤其是稀硫酸采用质量分数浓度为5-15％、用量为三种小颗粒矿物总重量的20-40％时，二恶英的去除效果更加明显，另外，重金属镉、铅，卤素等垃圾焚烧气体中有害物质吸附效果也比较理想，因此，本发明适于在工业上大规模应用。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。