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环境矿物材料在空气污染治理方面的应用及研究进展!

日期:2019-10-25    来源:粉体技术网

国际节能环保网

2019
10/25
09:17
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关键词: 空气净化 环境矿物材料 空气污染治理

   环境矿物材料空气污染治理方面的应用主要是利用其矿物材料的晶体结构中存在结构通道,以及矿物特殊的排列方式使所构成的集合体具有的孔状结构,其在空气污染防治中的应用主要有以下几方面:
  1、环境矿物材料在工业废气治理方面的应用
  工业废气是我国大气污染的主要来源,据资料介绍,我国目前每生产1t水泥熟料要排放1tCO2、0.74kgSO2、130kg粉尘;每生产1t石灰排放1.18tCO2。
  膨润土可用于吸附NOx、SOx、H2S等有毒有害气体,还可有效地去除与腐烂变质物臭气有关的1.4-丁二胺和1.5-戊二胺以及包含在排泄物臭气中的吲哚、丁烷一类气体。
  美国联合碳化物公司用人工合成沸石回收SO2,含量由3500μL/L下降至15~25μL/L,回收率达98%~99%,酸雾下降至3.53mg/m3。
  我国杭州硫酸厂排放的尾气中含SO20.2%~0.5%,SO30.0014%~0.0035%,硫酸雾0.03~0.1g/m3,用改型缙云沸石吸附处理后,SO2仅含20~100μL/L,吸附的SO2解吸后,可回收重新使用。
  2、环境矿物材料在燃煤污染治理方面的应用
  我国大气污染的显著特征就是煤烟型,煤炭燃烧释放出烟气、粉尘、SO2、CO、CO2等一次污染物以及产生硫酸、硫酸盐类等二次污染物。
  针对这种情况,可以把环境矿物材料与燃烧前、燃烧中、燃烧后三阶段的综合控制技术相结合,利用矿物材料实现燃烧前的脱硫、燃烧中的固硫和燃烧后的除硫与除尘。
  如膨润土在高温下失去层间水,形成疏松孔道结构,吸附硫化反应产物硫酸盐,同时激活自身层间固硫离子如钙、镁等,有利于促进固硫反应。
  蛭石尾矿具有良好的固硫效果,其固硫活性因燃烧温度而异,在950℃和1050℃时,膨胀性能好、活性强。蛭石尾砂在型煤燃烧过程中膨胀产生的疏松结构,不仅能提高燃煤固硫效率,还能为煤中碳质成分的充分燃烧创造条件,降低煤炭因不完全燃烧而形成的碳质飞灰,明显减少烟尘污染。
  燃烧后阶段的除尘处理这一工序需要优秀的除尘过滤器。而使用环境矿物材料制成的除尘过滤器,不但能耐高温、耐辐射,而且许多矿物材料特殊的多孔结构都能为其提供极高的吸附性能,兼之矿物材料本身的价格就相当低廉,极高的物理和化学强度又使其具备长久的耐用性,所以可以说环境矿物材料作为除尘过滤器具有最高的能效和最好的适性。
  3、环境矿物材料在城市空气污染治理方面的应用
  城市空气污染主要来源于汽车尾气的排放,国外近来利用蒙脱石、天然沸石、海泡石等的环境矿物材料制成汽车尾气排气管过滤器来吸附有害汽车尾气。
  Shigeru等用天然沸石作为载体,负载铱和铂-铑/氧化铝用于汽车尾气的催化处理中,可在汽车发动机内有效的转化NOx(转化率70%),并可完全去除烃类物质。
  堇青石质蜂窝陶瓷作为重要的高温烟气、催化剂载体和化工精过滤材料在尾气治理方面发挥着越来越重要的作用。李金红等以聚氨脂泡沫塑料为前驱体,取铝土矿、高岭土和滑石为原料,制备了以堇青石为主晶相的泡沫陶瓷,实验表明其具备良好的物理化学性质,可作为较好的环境工程材料应用。
  另外,利用低白度滑石研制的新型多微孔陶瓷专用微细粉,对尾气净化率达到98%以上,并且使用效果不会随时间下降,这也为根治汽车尾气的工作找到了一种良好的方法。
  4、环境矿物材料在室内空气污染治理方面的应用
  室内空气污染及治理是当前的热门研究课题,也是普通百姓关注的重要话题。随着家庭装饰装修材料中人工合成高分子材料使用的增多,不仅引起了短时间的空气污染,同时带来长久的潜在隐患。短期的空气污染主要表现在甲醛、氨等早期释放强浓度的危害。
  对于上述的有害物质,以沸石、坡缕石、海泡石、膨润土、累托石等粘土矿物为载体的载银无机抗菌剂可以起到良好的作用效果。目前,开发的以多孔结构粘土矿物为载体的无机抗菌剂已成功应用于室内空气净化,并对病菌及其分泌物毒素均有较强的杀灭和降解作用。
  光催化材料的研究也是室内空气治理的一大热点,由北京依依星科技有限公司监制、山西依依星科技有限公司生产的“潞洁”牌纳米光催化剂,可高效去除室内空气中甲醛、甲苯、氨等污染物,同时还具有一定的抗菌作用。
  北京市建筑材料科学研究院开发的以纤维状坡缕石、海泡石、沸石制作的环保型特种多功能纸不仅具有难燃、阻燃效果,而且能有效地吸附室内空气中的氮氧化物和有害极性气体。
  连锦明等研究发现,膨胀石墨对甲醛废气具有较好的吸附效果,膨胀石墨对甲醛的吸附以物理吸附为主,吸附量随温度升高而逐渐减小。他们还比较了膨胀石墨和活性碳对NOx的吸附性能,发现膨胀石墨与活性碳相比较,对NOx的吸附性能更好。
  任升莲等研究凹凸棒石特殊的晶体结构和性质,发现它具有大量形状不同和大小不均的孔隙和毛细管孔结构,是很好的纳米材料。基于其价格低廉,取材丰富以及良好的物理化学特性提出了凹凸棒石在卷烟滤嘴中的添加应用,实验表明该过滤嘴有选择性地去除卷烟烟气中有害物质,且卷烟的内在质量不受影响,能够保持卷烟原有的吸味风格。
  综上所述,环境矿物材料在大气污染治理和大气环境修复领域中发挥着独特的作用,并在污染治理的规模、成本、工艺、设备、操作、效果与无二次污染等方面具有明显的特点和较大的优势。深入系统地研究环境矿物的基本性能,揭示环境矿物的净化机理,开发环境矿物的净化功能,将有利于进一步扩大环境矿物的应用领域。
  今后的研究重点将是环境矿物材料的超细、超纯、改型和改性等深加工改造,多种环境矿物材料的复合以及脱附再生,进一步提高其性能。矿物的深加工改造会使矿物的粒度变小、表面积变大、结构也发生变化,从而使矿物吸附性、活性等发生变化、多功能的矿物复合,有利于取长补短,研发高性能的复合材料。脱附再生的研究可以最大化地循环利用矿物材料,减少矿物的二次污染,同时拓展环境矿物材料的选择范围,如选择矿山尾矿、废石、固废等材料,将具有更高的环境价值。
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