摘要：本文在查阅大量相关文献资料的基础上，探讨了我国工业固体废物在废气治理领域的研究现状，提出了通过改性工业固体废物，改变其表面及内部结构，替代活性炭用于吸附废气，并对其研究进展、存在的问题、应用前景等进行了反思。
关键词：工业固体废物；吸附剂；废气
引言
工业固体废物产量大，据广东省环保厅固废管理中心数据显示，2017年，全省一般工业废物申报企业8372家，申报年产生量5845.2万吨，综合利用量4848.4万吨，综合利用率82.9%[1]。2018年11月2日广东省环境保护厅，广东省工业和信息化厅联合发布了关于加强工业固体废物污染防治工作的指导意见，鼓励企业对产生固废合理利用，绿色清洁生产。工业废气一直是我国大气污染防治的重点，其中吸附法是最常见、最有效的废气处理方法之一，购置活性炭往往价格高昂，考虑到企业成本问题，如何有效利用工业固废制备吸附剂处理废气，也成为三废治理领域关注的热点。本文在阅读大量学者文献的基础上综述了我国在工业固废制备吸附剂处理废气方面的探索。
一、改性煤灰吸附剂剂
我国是以煤为主要能源的国家，粉煤灰是燃煤电厂排出来的主要固体废物。我国火电厂粉煤灰主要氧化物组成：SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、TiO2。铝、硅等碱性物质是很好的脱硫剂和吸附剂。日本研制粉煤灰脱硫起步较早，且已经成功开发出粉煤灰干式脱硫装置，并在燃煤电厂投入实际使用[2]。他们采用的工艺主要是用粉煤灰、消石灰、石膏为原料制造出脱硫剂，将脱硫剂填充在吸收塔中，SO2以石膏的形式被脱除，且脱硫效果高于传统的钙基吸收剂[3]。
龙进海，李水娥[4]等人，探索了添加碱性试剂并煅烧的方法用以增强粉煤灰的活性，应用在烟气脱硫模拟试验中，取得了良好的试验效果。
刘帅[5]探索了利用精炼炉渣、粉煤灰和硼泥制备出脱硫剂，在微波环境下进行烟气处理，在最佳的条件下，脱硫效率和脱氮效率分别达到了68.1%和67.5%，且对扫描电镜、能谱仪对吸收剂以及反应后产物的微区形貌和表面成分进行了分析，并对其脱硫脱氮机理进行了研究，具有一定的理论指导意义。
二、钢渣、炉渣吸附剂
钢渣是炼钢过程排出的熔渣，钢渣的产量约占钢铁生产总量的15%-20%。钢渣中富含丰富的碱性氧化物，钢渣浆液呈碱性，具有很高的应用价值。钢渣中较高的游离氧化钙和氧化镁，遇水会出现体积膨胀，直接用在筑路和建材上会导致道路和建筑物开裂。采用热闷技术虽然可以消解这些氧化钙和氧化镁，但却会影响钢渣的活性。常钧，房延风[6]以钢渣为原料吸收废气二氧化碳制备建材，二氧化碳的吸收率可以达到钢渣自身重量的15%左右，生成的产品通过电镜扫描，矿物相分析、热重分析等，观察到生成的产品中含有大颗粒状碳酸钙，结构变得致密均匀。
王小方[7]在自制小型鼓泡反应器的试验中，采用单因素法考察了反应温度、钢渣浓度、气液比、钢渣粒度、气体流速、烟气中氧气浓度、初始NO浓度、初始SO2浓度工艺条件，确定了最佳的工艺条件，在最佳的工艺条件下，可实现脱硫大于95%，NO脱除率达到93.5%，并筛选出高猛酸钾这种氧化助剂应用于焦炉烟气脱硝上，与钢渣表现出明显的协同作用，可持续更长时间的较高的NO脱除率。
炉渣是电厂锅炉，各种工业以及民用锅炉的炉窑燃煤后排出的固体废物。煤炭在燃烧过程中，鼓入了大量的空气，空去和烟气从熔融状炉渣中逃逸，导致生成的炉渣形成了多孔疏松的结构，孔隙率高达50%-60%，比表面积较大，分析其主要成分含有多种碱性氧化物，例如氧化钙，氧化铝等，是某些废气良好的吸附剂。李珊洪，李彩亭等人[8]设计炉渣吸附装置，将炉渣应用于餐饮油烟吸附净化，通过设置不同的床层高度，得到炉渣的净化效率在60%-85%之间，放大模拟试验，炉渣的净化效率在40%-55%之间，具有一定的应用价值。
三、赤泥吸附剂
赤泥是氧化铝工业产生的副产物，赤泥呈碱性。富含铝、铁等元素。日本在70年代末建立了利用赤泥中的方钠石吸附废气中的二氧化硫的工厂，脱硫效率高达96%[2]，且该方法比石灰-石膏气法更经济。
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李云中[9]利用赤泥，添加一定量的粘结剂、粉煤灰、造孔剂、石膏等经过压实成型、干燥、焙烧制备出一种多孔性的，具有一定机械强度的赤泥脱硫剂。
孙详彧[10]等通过洗脱实验评价了工业废弃物赤泥、矿井废水对二氧化硫（SO2）的吸收能力，并将两者联合制成脱硫剂，在模拟的烟气试验中，当SO2含量为20000mg/L，矿赤泥-矿井废水烟气脱硫剂对二氧化硫的吸收量从372 mg•L-1提高到978 mg•L-1，具有较高的脱硫效率。
四、其他类型的废物制备吸附剂
冯爱虎[11]等综述了沸石分子筛及其负载型催化剂去除挥发性有机物（VOCs）的研究，表明了沸石分子筛作为一种新型的吸附剂，负载催化剂催化氧化去除烷烃、芳香烃、醛类、酮类、酸类、酯类、醇类、卤代烃等VOCs显著的协同作用。林晓琴[12]通过酸化改良蒙脱石矿物表面，并对其结构改性优化，其对甲苯和二氯甲烷的饱和吸附容量分别达到156.6和119.7mg/g，相比不改姓吸附量提高了145.7%和162.0%。韩笑[13]等以木棉纤维为原料，采用氢氧化钠、二氯化锌化学活化法在450℃处理后制备木棉基活性炭纤维样品，用于处理低沸点二氯甲烷及常见挥发性有机物苯，甲苯等，在相同情况下，对二氯甲烷的吸附量比活性炭提高近1倍。
五、结论与展望
目前国内利用工业固废用于废气治理仍然不成熟，仍存在很多问题：（1）国内利用工业固体废物制备吸附剂，在废气治理方面的探索较少，且许多试验都是在实验室模拟完成，放大性试验数据偏差可能较大。（2）国内大多数利用工业固废制备吸附剂的工艺较复杂，很难推广。以废治废仍是废物资源化利用的一个热点，深入探索固废吸附废气的吸附机理，研制出简单可行的制备工艺，仍将有很大的推广意义。
参考文献：
[1]广东拟出台工业固体废物污染防治指导意见[J].江西建材，2018（10）：110.
[2]文松．日本烟气脱硫技术［J］． 硫酸工业，1985，02．
[3]宋晓红.用粉煤灰进行烟气干式脱硫[J].粉煤灰综合利用，1996（01）：67.
[4]龙进海，李水娥，李慧赢，徐雪，包红，帅凯，黄菲.改性粉煤灰的制备及从烟气中吸收SO2试验研究[J].湿法冶金，2018，37（03）：224-227.
[5]刘帅.微波改性固体废弃物处理低浓度废气的研究[D].辽宁科技大学，2008.
[6]常钧.钢渣吸收二氧化碳废气碳化制备建材制品[A].中国硅酸盐学会工艺岩石学分会.第六届尾矿与冶金渣综合利用技术研讨会暨衢州市项目招商对接会论文集[C].中国硅酸盐学会工艺岩石学分会：中国硅酸盐学会，2015：7.
[7]王小方.焦炉烟气钢渣湿法联合脱硫脱硝工艺基础研究[D].燕山大学，2016.
[8]李珊红，李彩亭，肖辰畅，崔箫，邢泳.炉渣吸附餐饮油烟的试验研究[J].长沙大学学报，2005（02）：28-31.
[9]李云中.利用赤泥脱除烟气二氧化硫的研究[J].轻金属，2014（03）：14-19.
[10]孙详彧，盛彦清，张培青.赤泥与矿井废水在烟气脱硫中的应用[J].环境化学，2015，34（10）：1958-1960.
[11]冯爱虎，于洋，于云，宋力昕.沸石分子筛及其负载型催化剂去除VOCs研究进展[J].化学学报，2018，76（10）：757-773.
[12]林小琴，王钺博，朱建喜，何宏平.酸化蒙脱石对挥发性有机物的吸附研究[J].矿物学报，2015，35（03）：281-287.
[13]韩笑，王利国，李凤姣，贺鹏，曹妍，李会泉，郭锴.木棉基活性炭纤维的制备及其对挥发性有机物的吸附性能[J].北京化工大学学报（自然科学版），2016，43（04）：27-32.
论文作者:陈毛毛,周永毅
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/16
标签：钢渣论文; 废气论文; 吸附剂论文; 烟气论文; 炉渣论文; 工业论文; 粉煤灰论文; 《基层建设》2019年第12期论文;