[00119255]工业固废制备碳基环保功能材料及其在大气污染物治理中的应用

该成果针对化工医药和石化行业副产的工业废活性炭、石油焦、污泥、油泥等工业大宗固废,基于非沥青植物基粘结剂、介孔/大孔重构技术、表面功能化修饰和高效清洁化生产工艺等技术集成,实现工业大宗固废的资源化利用和无害化处理,制备一系列碳基功能新材料。以工业固废制备碳基环保功能材料为核心,集合连续多通道轴径向吸附、清洁高效的吸附材料解析-回收等关键技术,实现VOCs治理关键技术集成,主要技术成果如下： 1. 碳基功能材料吸附催化大气污染物机制研究及可控制备：发明了基于非沥青基植物粘结剂和造孔剂的介孔-大孔多级碳基功能材料,利用原位冷冻法将饱和甲苯原位冷冻在吸附材料中的吸附位点,揭示了活性炭对VOCs的吸附机制为孔填充机制;利用苯肼作为反应试剂选择性地钝化羰基策略,首次阐明了羰基是活性炭低温脱硝的活性位。采用表面预氧化、催化热解和催化活化等工艺将石化行业产生的高硫石油焦、油泥、环保工业废炭等资源化利用,制备成低灰分的高端碳基功能材料。 2.湿式造粒及穿透式内外混热炭活化一体炉成型制备工艺及装备：克服废炭料水分太高（水分＞55%）无法造粒和分步炭化活化产品得率较低等技术瓶颈,自主研发了湿式造粒和穿透式内外炭活化一体炉等技术与装备,能够大幅提升产品机械强度和产率;同时依据不同大气污染物的吸附和催化机制,定向制备不同孔隙结构的碳基材料,再对其表面官能团及活性位点进行定向和定量修饰,得到了不同功能的碳基环保功能材料,即VOCs、H2S及脱硫脱硝净化材料。 3. 碳基功能材料VOCs治理及资源化利用技术：基于工业固废制备碳基环保功能材料为核心,设计开发了连续多通道轴径向吸附、清洁高效的吸附材料解析-回收等关键技术与装备,实现VOCs治理关键技术集成,具备操作简便、成本低、回收率高（＞98%）的优点,具有显著的技术创新性和经济性,实现了大气污染物治理协同碳减排。 4. 高效吸附净化H2S、SO2和NOx专用碳基材料及工艺装置：针对目前市场上煤气脱硫的硫容较低,研发了高强度及高脱硫值活性炭（脱硫值：36%）,能够显著降低装填量,用于焦炉及高炉煤气精脱硫;同时针对目前钢铁烧结烟气机械性能不达标,脱硫值脱硝率较低,粉尘排放不达标等问题,研发出新型球状脱硫脱硝专用炭及装置,既可以用于烧结烟气高效净化也可以用于石化行业脱硫,同时兼具高机械抗压耐磨强度与高脱硫脱硝率,能够确保烧结烟气的超低排放。