專利名稱：一種用于高效凈化黑煙的非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液及其配制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及大氣污染控制方向中的濕法凈化黑煙中的炭黑，特別是一種用于高效凈化黑煙的非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液。
背景技術(shù)：
我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，約占總能源結(jié)構(gòu)的75%，我國(guó)還是陶瓷生產(chǎn)大國(guó)，燃煤陶瓷窯爐數(shù)量眾多(據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅陶瓷工業(yè)年耗能折算標(biāo)準(zhǔn)煤就有數(shù)千萬(wàn)噸)，且以中小型企業(yè)為主，生產(chǎn)規(guī)模小，燃燒技術(shù)水平不高，不能使煤完全燃燒，而煤的不完全燃燒會(huì)產(chǎn)生大量黑煙。黑煙的主要成分是炭黑和高分子碳?xì)浠衔锪Ｗ?，炭黑微粒是在窯爐煤顆粒周圍的富燃料區(qū)中產(chǎn)生的，是煤的揮發(fā)分在高溫缺氧條件下進(jìn)行脫氫、裂化、鍵合等多種作用后形成的高碳碳?xì)浠衔?，是聚苯型烴類物質(zhì)，其中有相當(dāng)比例的強(qiáng)致癌物質(zhì)；煙氣中的碳?xì)浠衔镌谝欢l件下會(huì)引起光化學(xué)煙霧污染。同時(shí)，部分燃油企業(yè)(如以重油制備炭黑) 由于油料的不完全燃燒，也會(huì)排放出大量黑煙。作為黑煙的主要成分之一的炭黑，它是一種比表面積較大、粒徑極小(平均粒徑僅為約lOnm)的顆粒物，因此，一般的顆粒物凈化方法很難將其有效凈化。所以，陶瓷工業(yè)的興起與發(fā)展在促進(jìn)經(jīng)濟(jì)繁榮和社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。黑煙中的炭黑能長(zhǎng)時(shí)間漂浮于大氣中，也可形成煙霧，且吸附了酸性物質(zhì)的炭黑還具有腐蝕性，污染和腐蝕建筑物，不加以有效治理將嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，降低空氣質(zhì)量。 同時(shí)，因其富含孔隙及具有較大的比表面積而易于不斷吸附大氣中的其它有害物質(zhì)，如多環(huán)芳烴、重金屬微粒等，這些顆粒物因其粒徑較小而可以隨呼吸損害人類的呼吸系統(tǒng)，部分炭黑(及其吸附的其它有害物質(zhì))會(huì)進(jìn)入人體的肺部甚至?xí)钊胫练闻?，?yán)重危害人體健康。炭黑表面有一層焦油狀物質(zhì)，是疏水性的，不能被水有效潤(rùn)濕，所以，常規(guī)的濕式除塵脫硫技術(shù)不能有效消煙。如常用的水噴淋吸收法，因炭黑表面富有油性物質(zhì)而呈現(xiàn)出疏水性，很難將其脫除；布袋法則因炭黑粒徑極小也不能獲得很好的黑煙凈化效果。多數(shù)燃煤、燃油窯爐排放煙氣中的煙塵和二氧化硫排放達(dá)標(biāo)，而林格曼黑度未能達(dá)標(biāo)，甚至超出排放標(biāo)準(zhǔn)幾倍之多，其主要原因就是由于炭黑未能被有效凈化而大量排放。表面活性劑溶液可以改善溶液對(duì)炭黑的潤(rùn)濕性能，當(dāng)該溶液在廢氣凈化裝置中與炭黑接觸時(shí)，可以去除煙氣中的炭黑。表面活性濕法除黑煙主要利用含有表面活性劑吸收液的兩種作用機(jī)制一是通過(guò)降低表面張力，提高炭黑粒子向吸收液中的運(yùn)移能力；二是縮短炭黑粒子被潤(rùn)濕的時(shí)間，在有限的時(shí)間內(nèi)提高炭黑顆粒物溶于吸收液的量。為脫除黑煙中的部分油性顆粒污染物，必須降低吸收液的表面張力，縮短顆粒物在吸收過(guò)程中的潤(rùn)濕時(shí)間。實(shí)際應(yīng)用中多通過(guò)配制以表面活性劑、無(wú)機(jī)鹽、增溶劑等多種物質(zhì)為主體的吸收液，來(lái)降低吸收液的表面張力、縮短顆粒物在凈化過(guò)程中的潤(rùn)濕時(shí)間，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)大幅增加濕法脫除黑煙中炭黑效率的目的。
理論研究表明，非離子表面活性劑由于在溶液中不是離子狀態(tài)，所以穩(wěn)定性高，且在降低水溶液的表面張力方面性能優(yōu)異，尤其是在復(fù)配的非離子表面活性劑溶液中適當(dāng)添加其它類型的表面活性劑、無(wú)機(jī)鹽等，將獲得表面張力值更低的溶液，基于此得到的吸收液比較適合用于濕法去除黑煙中的炭黑。針對(duì)現(xiàn)有濕法除塵技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種具有高效凈化工業(yè)窯爐、鍋爐等排放黑煙的非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液，并且提供了該吸收液的配制方法。該吸收液原料易得，配制方法簡(jiǎn)單，水溶性強(qiáng)，對(duì)黑煙凈化裝置無(wú)腐蝕性，運(yùn)行費(fèi)用低，可以循環(huán)利用，并且對(duì)燃煤爐窯黑煙中炭黑的脫除效率可達(dá)99%以上，適用于各種規(guī)模的黑煙排放企業(yè)。本發(fā)明的一種用于高效凈化黑煙的非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液，其組份的重量份組成為所述非離子表面活性劑為月桂醇聚氧乙烯(9)醚(AE0-9，分子式為=C3tlH62Oici)和烷基酚聚氧乙烯(10)醚(0P-10，分子式為=C34H62O11)。所述陽(yáng)離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨(CTAB，分子式為=C19H42NBr)。所述無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉(NaCl)或者硫酸鈉(Na2SO4)15所述增溶劑為乙醇(C2H5OH)。制備上述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液的方法，具體步驟為a)將非離子表面活性劑月桂醇聚氧乙烯(9)醚按質(zhì)量比1 10 1000的比例溶于水中；b)將非離子表面活性劑烷基酚聚氧乙烯(10)醚按質(zhì)量比月桂醇聚氧乙烯(9) 醚烷基酚聚氧乙烯(10)醚=5 9 1的比例投入到a)所配制的溶液中；c)將陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨按質(zhì)量比月桂醇聚氧乙烯(9) 醚十六烷基三甲基溴化銨=1 1. 4 1的比例投入到b)所配的溶液中；d)將無(wú)機(jī)鹽氯化鈉或硫酸鈉按質(zhì)量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚氯化鈉或硫酸鈉 =10 15 1的比例投入到C)所配的溶液中；e)將增溶劑乙醇按質(zhì)量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚乙醇=13 15 1的比例投入到d)所配制的溶液中，制得所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性劑吸收液。本發(fā)明以非離子表面活性劑為主，加入陽(yáng)離子表面活性劑后會(huì)大大提高混合溶液的表面活性，使吸收液和黑煙中炭黑的作用加強(qiáng)；無(wú)機(jī)鹽作為電解質(zhì)能大大的降低非離子表面活性劑的濁點(diǎn)，而且能聚集成更大的膠束，使吸收液能更吸附更多的炭黑粒子；而少量

發(fā)明內(nèi)容
非離子表面活性劑陽(yáng)離子表面活性劑無(wú)機(jī)鹽增溶劑水
1份-12份； 0.5 份-10 份; 1份-20份； 1份-16份； 1000 份。乙醇的加入可以增加表面活性劑在水中的溶解量。按照此方法配制的吸收液表面張力比較低，可以高效凈化黑煙。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于1、該吸收液易配制且性質(zhì)穩(wěn)定、對(duì)炭黑的潤(rùn)濕時(shí)間短、表面活性強(qiáng)、泡沫少，表面張力值低(如25°C時(shí)約為34mN/m)，適用于脫除黑煙中的炭黑等油性顆粒物，實(shí)驗(yàn)可得對(duì)炭黑的去除效率可達(dá)99%以上。2、該吸收液對(duì)黑煙凈化設(shè)備無(wú)腐蝕，可循環(huán)利用，運(yùn)行費(fèi)用低。
具體實(shí)施例方式為了更好的解釋本發(fā)明，以上通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明，但并不以任何形式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1本發(fā)明的非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液的配制將9gAE0_9 溶于水 IOOOg 水中；a)將1. 5g OP-IO投入到a)所配制的溶液中；b)將7g CTAB投入到b)所配的溶液中；c)將8g NaCl投入到c)所配的溶液中；d)將7g C2H5OH投入到d)所配制的溶液中，制得所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性劑吸收液。以某傘罩型除塵器在炭黑濃度為5000mg/m3、液氣比為0. 4L/m3、空塔氣速為3. 5m/ s的條件下，黑煙中炭黑的去除效率為99. 5%。實(shí)施例2本發(fā)明的非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液的配制a)將 8g AE0-9 溶于水 IOOOg 水中；b)將1. Og 0P-10投入到a)所配制的溶液中；c)將6. 2g CTAB投入到b)所配的溶液中；d)將7g NaCl投入到c)所配的溶液中；e)將7g C2H5OH投入到d)所配制的溶液中，制得所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性劑吸收液。以某傘罩型除塵器在炭黑濃度為5000mg/m3、液氣比為0. 4L/m3、空塔氣速為3. 5m/ s的條件下，黑煙中炭黑的去除效率為99. 4%。實(shí)施例3本發(fā)明的非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液的配制a)將 5g AE0-9 溶于水 IOOOg 水中；b)將0. 7g 0P-10投入到a)所配制的溶液中；c)將5. 5g CTAB投入到b)所配的溶液中；d)將6g NaCl投入到c)所配的溶液中；e)將4g C2H5OH投入到d)所配制的溶液中，制得所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性劑吸收液。
以某傘罩型除塵器在炭黑濃度為5000mg/m3、液氣比為0. 4L/m3、空塔氣速為3. 5m/ s的條件下，黑煙中炭黑的去除效率為99. 2%。
權(quán)利要求
1. 一種用于高效凈化黑煙的非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液，其特征是，其組份的重量份組成為
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液，其特征是，所述非離子表面活性劑為月桂醇聚氧乙烯(9)醚和烷基酚聚氧乙烯(10)醚。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液，其特征是，所述陽(yáng)離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液，其特征是，所述無(wú)機(jī)鹽為氯化鈉或硫酸鈉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液，其特征是，所述增溶劑為乙醇。
6.制備權(quán)利要求1-5之一所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液的方法，其特征是，具體步驟為a)將非離子表面活性劑月桂醇聚氧乙烯(9)醚按質(zhì)量比1 10 1000的比例溶于水中；b)將非離子表面活性劑烷基酚聚氧乙烯(10)醚按質(zhì)量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚烷基酚聚氧乙烯(10)醚=5 9 1的比例投入到a)所配制的溶液中；c)將陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨按質(zhì)量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚 十六烷基三甲基溴化銨=1 1. 4 1的比例投入到b)所配的溶液中；d)將無(wú)機(jī)鹽氯化鈉或硫酸鈉按質(zhì)量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚氯化鈉或硫酸鈉= 10 15 1的比例投入到c)所配的溶液中；e)將增溶劑乙醇按質(zhì)量比月桂醇聚氧乙烯(9)醚乙醇=13 15 1的比例投入到 d)所配制的溶液中，制得所述非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性劑吸收液。非離子表面活性劑陽(yáng)離子表面活性劑無(wú)機(jī)鹽增溶劑水1份-12份； 0.5份-5份; 1份-20份； 1份-16份； 1000 份。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及大氣污染控制方向中的濕法凈化黑煙中的炭黑，特別是一種用于高效凈化黑煙的非離子復(fù)配陽(yáng)離子型表面活性吸收液。該吸收液是以非離子表面活性劑為主與，然后陽(yáng)離子表面活性劑、無(wú)機(jī)鹽、增溶劑按比例依次溶于水中得到。該吸收液原料易得，配制方法簡(jiǎn)單，水溶性強(qiáng)，對(duì)黑煙凈化裝置無(wú)腐蝕性，運(yùn)行費(fèi)用低，可以循環(huán)利用，并且對(duì)燃煤爐窯黑煙中炭黑的脫除效率可達(dá)99％以上，適用于各種規(guī)模的黑煙排放企業(yè)。
文檔編號(hào)B01D47/00GK102172453SQ20111005298
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者曾光明, 李彩亭, 李珊紅, 謝旭文, 趙亞培, 路培 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)