申请日2016.12.05
公开(公告)日2017.06.13
IPC分类号B01J23/80; B01J35/10; B01D53/86; B01D53/52
摘要
本发明公开了一种利用混合污泥制备多孔材料处理硫化氢污染气体的方法，其步骤：(1) 将生活污泥和电镀污泥按质量比的比例混合均匀，得到混合污泥颗粒;(2) 将混合污泥颗粒装入石英坩埚放入热解炉，在N2的气氛中进行热解反应，得到热解后的多孔材料;(3)将多孔材料装入反应管中，向反应管通入硫化氢气体进行脱硫反应，使硫化氢被选择性催化氧化为单质硫，尾气经检测后达标排放;(5) 对反应管中的硫单质进行加热液化分离，回收单质硫。该方法不仅能资源化利用污泥，降低了脱硫剂制备成本，还能高效处理硫化氢污染气体，并能回收硫单质，实现达标排放。
摘要附图
权利要求书
1.一种利用混合污泥制备多孔材料处理硫化氢污染气体的方法，其特征在于，该方法具体步骤如下：
(1).将干燥后的生活污泥和电镀污泥按质量比为1:1的比例混合均匀，制备成适合反应器的混合颗粒，其碳含量为30～68%;Fe的重量含量为4～15%;Zn重量含量为3～5%;Ca 重量含量为5～10%;
(2).将混合污泥颗粒装入石英坩埚放入热解炉，在N2的气氛中以5oC/min的升温速率升温至500～900oC，进行热解反应1～4 h，得到热解后的多孔材料，其表面pH值为8～10.12，其表面孔径为2～10nm，孔径体积占总孔容50～70%;
(3).将多孔材料装入反应管中，加热至100～200oC，加热5分钟后，以100ml/min的流速向反应管通入500 ppm的硫化氢气体进行脱硫反应，硫化氢气体气氛的相对湿度控制在30～60%，使硫化氢被选择性催化氧化为单质硫，用气相色谱仪对反应管的尾气含量进行持续检测，其尾气中硫化氢含量达到大气排放标准直接排放;
(4).对上述反应管中的硫单质进行加热液化分离，加热温度至130～200oC，脱硫产物流出，回收单质硫，转化率为70-90%。
2.根据权利要求l所述一种利用混合污泥制备多孔材料处理硫化氢污染气体的方法，其特征在于：上述步骤(4)所述的以100ml/min的流速向反应管通入500ppm的硫化氢气体进行反应，其控制反应空速在1000～10000 h～1范围内，能使硫化氢被选择性催化氧化为单质硫，其硫化氢气体的运行流速及脱硫剂的填料量(反应空速=气体流量/填料体积)可根据此反应空速决定;当待处理的硫化氢气体浓度过高时，可以通过用空气、氮气等气体稀释的方法来加以控制。
说明书
利用混合污泥制备多孔材料处理硫化氢污染气体的方法
技术领域
本发明涉及一种利用混合污泥制备多孔材料处理硫化氢(H2S)污染气体的方法，属危险废弃物资源化利用及污染气体防治的环境保护技术领域。
技术背景
硫化氢(H2S)是恶臭气体的一种，来源于石油工业、天然气、冶金、垃圾处理等行业。它的存在会造成生产设备的腐蚀和催化剂的中毒，对工业生产造成不利的影响，同时它还是一种强烈的神经毒素，会对人体的眼睛、呼吸系统和中枢神经造成伤害，甚至危及生命。因此在《恶臭污染物排放标准》(GB14554 -1993)和《工业企业设计卫生标准》(TJ36一1979)中都对硫化氢的含量有着严格的规定。目前除去硫化氢多通过吸附和催化氧化的原理，存在脱硫剂用量较大，费用较高等问题，因此寻找一种经济高效的反应、催化剂是处理硫化氢的有效途径。
电镀污泥和生活污泥都是污水处理厂中常见的固体废弃物，电镀污泥来源于电镀废水。主要含有多种金属离子，常见的有Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd、Hg、Fe、Mn、Sn、Au、Ag 等;生活污泥来源于生活污水，富含有机质、致病菌等，这些污染物本身或其化合物在一定条件下会对生物产生毒害作用，很多甚至是三致(致癌、致畸变、致突变)物质。无论是电镀污泥还是生活污泥，都由于其数量多，体积大，重金属含量高等特点，成为处理的难点，缺少合理的资源化利用手段。因此，急需寻找一种合适的安全处置和资源化利用的方法。
为了解决硫化氢急需控制、电镀污泥和生活污泥急需安全处理及利用的问题，本发明拟结合两种污泥特点，用其混合制备的材料作为反应剂，来净化硫化氢污染气体。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用混合污泥制备多孔材料，同时处理硫化氢污染气体的方法。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种利用混合污泥制备多孔材料处理硫化氢污染气体的方法，其特征在于，所述的混合污泥由生活污泥、电镀污泥组成，生活污泥烘干后的主要成份为碳：其中，碳的重量含量为30～68%;电镀污泥烘干后的主要金属成分为: 铁(Fe)的重量含量为4～15%;锌(Zn) 重量含量为3～5%;钙(Ca) 重量含量为5～10%。
本发明一种利用混合污泥制备多孔材料处理硫化氢污染气体的方法所用的装置，该装置为通用装置，包括有：1.平衡气;2.处理气体;3.石英反应管;4.管式炉;5.产物回收装置;6.尾气检测。
本发明的方法主要工艺过程及过程中的步骤如下：
(1). 将干燥后的生活污泥和电镀污泥按质量比为1:1的比例混合均匀，制备成适合反应器的混合颗粒，其碳含量为30～68%;Fe的重量含量为4～15%;Zn重量含量为3～5%;Ca 重量含量为5～10%;
(2). 将混合污泥颗粒装入石英坩埚放入热解炉，在N2的气氛中以5oC/min的升温速率升温至500～900oC，进行热解反应1～4 h，得到热解后的多孔材料，其表面pH值为8～10.12，表面孔径为2～10nm，孔径体积占总孔容50～70%;
(3).将多孔材料装入反应管中，加热至100～200oC，加热5分钟后，以100ml/min的流速向反应管通入500 ppm的硫化氢气体进行脱硫反应，硫化氢气体气氛的相对湿度控制在30～60%，使硫化氢被选择性催化氧化为单质硫。用气相色谱仪对反应管的尾气含量进行持续检测，其尾气中硫化氢含量达到大气排放标准可直接排放，若未达到标准，则继续用本方法处理;
(4). 对上述反应管中的硫单质进行加热液化分离，加热温度至130～200oC，脱硫产物流出，回收单质硫，转化率为70～90%。
上述步骤(4)所述的以100ml/min的流速向反应管通入500ppm的硫化氢气体进行反应，其控制反应空速在1000～10000 h-1范围内，能使硫化氢被选择性催化氧化为单质硫，其硫化氢气体的运行流速及脱硫剂的填料量(反应空速=气体流量/填料体积)可根据此反应空速决定;当待处理的硫化氢气体浓度过高时，可以通过用空气、氮气等气体稀释的方法来加以控制。
本发明与现有技术相比，具有如下主要优点：
本发明的方法采用混合污泥作为原料，通过热解活化方式将其制成为多孔的催化材料，实现较低温度下对硫化氢的去除;该方法中回收的产物多以单质硫的形式存在，回收方便。其反应机理在于：混合污泥热解后为多孔炭质结构，具有良好的吸附性能，其含有的复合金属氧化物对硫化氢具有高效催化氧化作用;该方法不仅能资源化利用污泥，还能高效处理硫化氢污染气体，实现排放达标。