一種同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳吸附劑的制備方法，屬于屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]硫化氫(H2S)、羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)廣泛存在于大氣環(huán)境中，并且COS是對(duì)流層和平流層底的主要含硫氣體，它們的來(lái)源可分為自然源和人為源。H2SXOS和0&在工業(yè)生產(chǎn)和使用過(guò)程中排放到大氣環(huán)境，會(huì)對(duì)環(huán)境和人體造成嚴(yán)重的污染和危害。工業(yè)生產(chǎn)中微量的COS和CS2對(duì)催化劑有毒害作用，使其催化效果和使用壽命受到嚴(yán)重的影響。同時(shí)硫化氫(H2S),腐蝕生產(chǎn)設(shè)備，不僅給工業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)了很大的經(jīng)濟(jì)損失，而且增加了設(shè)備投資和產(chǎn)品成本。同時(shí)H2S、COS和CS2的吸入對(duì)人類身體健康存在較大的危害。黃磷尾氣中H2SXOS和0&是共存的典型含硫氣體，黃磷尾氣的凈化及資源化利用前提必須同時(shí)脫除H2S、COS 和 CS2。
[0003]專利CN103736391公開(kāi)的“一種復(fù)合活性炭脫硫劑及其制備方法” 一種復(fù)合活性炭脫硫劑，由竹炭100-120、生石灰30-34、風(fēng)化煤10-12、氫氧化鈉12-14、碳酸氫銨10-12、生石膏30-35、鮮葦根40-45、沸石35-39、三聚磷酸鈉5_6、羧甲基纖維素鈉4_5、月硅酸鈉2-3、助劑4-5、水適量。使用以上材料高溫炭化。該材料成份復(fù)雜及制作工藝復(fù)雜。
[0004]在平時(shí)的生產(chǎn)生活當(dāng)中，存在著大量的生物炭資源，包括椰殼、核桃殼、煙桿、木質(zhì)、杏殼、花生殼等。在過(guò)去的研究當(dāng)中，有利用生物炭資源對(duì)單一含硫氣體進(jìn)行進(jìn)化處理，但是本專利中所用生物炭是可以同時(shí)脫除三種含硫氣體。不僅對(duì)生物炭資源進(jìn)行了有效的利用，同時(shí)治理大氣污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟:
(1)將核桃殼洗凈、粉碎，惰性氣體保護(hù)下，在400~900°c下焙燒l~3h;
(2)將步驟(I)制備得到的活性炭研磨并篩分成40~60目，然后水洗4~6遍至上清液無(wú)渾濁物懸浮，在100~150°C下干燥2~5小時(shí)；
(3)按干燥后的活性炭與KOH固體粉末質(zhì)量比為1:1~1:5的比例將干燥后的活性炭與KOH固體粉末攪拌均勻后放入管式爐，在惰性氣體保護(hù)下，500~900°C下焙燒1~3小時(shí)；
(4)將焙燒后的活性炭取出，加入HNO3溶液攪拌至PH為6~7，再加入清水清洗，至活性炭變?yōu)橹行裕?br> (5)將洗至中性的活性炭干燥后即得所需要的生物質(zhì)活性炭。
[0006]本發(fā)明除了用核桃殼為生物炭原材料還可以為椰殼、煙桿、木質(zhì)、杏殼、花生殼等其他植物，本發(fā)明要求保護(hù)的核桃殼對(duì)同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳混合氣體具有針對(duì)性，效果更好。
[0007]本發(fā)明步驟(5)所述干燥的條件為100~150°C溫度條件下干燥2~5小時(shí)。
[0008]本發(fā)明除了用KOH固體粉末作為化學(xué)活化劑，用ZnCl2、K2CO3, H3PO4中的一種化學(xué)活化劑也可以達(dá)到一定的效果。
[0009]本發(fā)明的有益效果:
(1)本發(fā)明以核桃殼為原料，制作出的生物炭有這豐富的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)硫化氫、羰基硫和二硫化碳有著良好的脫除效果；
(2)本發(fā)明制作出的生物炭，其所具有的孔隙結(jié)構(gòu)、表面官能團(tuán)更適合于同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳混合氣體。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1實(shí)施例1中制備出的核桃殼活性炭同時(shí)吸附COS、CS2, H2S的效率。
[0011]圖2實(shí)施例2中制備出的核桃殼活性炭同時(shí)吸附COS、CS2, H2S的效率。
[0012]圖3實(shí)施例3中制備出的核桃殼活性炭同時(shí)吸附COS、CS2, H2S的效率。
[0013]圖4未經(jīng)KOH活化劑活化的核桃殼活性炭同時(shí)吸附COS、CS2, H2S的效率。
[0014]圖5市售活性炭同時(shí)吸附COS、CS2, H2S的效率。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述描述本發(fā)明，但本發(fā)明保護(hù)范圍并不限于如下所述內(nèi)容。
[0016]實(shí)施例1
本實(shí)施例所述同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟:
(I)將核桃殼洗凈、切碎、烘干放入管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以400°C焙燒Ih。
[0017](2)將步驟(I)制備得到的活性炭研磨至40目，然后水洗4遍至上清液無(wú)渾濁物懸浮，放入烘箱中在110 °C下干燥5h。
[0018](3)將活性炭與2倍質(zhì)量的KOH粉末混合，放入管式爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下500°C焙燒3h。
[0019](4)將活化后的活性炭取出，加入0.lmol/L HNO3溶液攪拌至PH為6.5，然后用純水洗至中性，放入烘箱中100°C干燥5h，即得核桃殼吸附劑。
[0020]將本實(shí)施例制備得到的吸附劑進(jìn)行活性測(cè)試，活性測(cè)試在Φ4πιπιΧ 10mm的固定床石英反應(yīng)器中進(jìn)行；反應(yīng)條件為:C0S濃度500mg/Nm3、CS2濃度40mg/Nm3、H2S濃度600mg/Nm3、相對(duì)濕度49%、空速5000h \反應(yīng)溫度60 °C，反應(yīng)出口未檢測(cè)到H2S、C0S、CS2，且C0S、CS2和H2S水解催化轉(zhuǎn)化率結(jié)果見(jiàn)圖1 ;活性炭對(duì)H2S可以保持30分鐘100%的脫除效果，對(duì)CS2可以保持120分鐘100%的脫除效果，對(duì)COS在30分鐘時(shí)已被穿透，且出口氣濃度為進(jìn)口濃度的8%。
[0021]實(shí)施例2
本實(shí)施例所述同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟: (I)將核桃殼洗凈、切碎、烘干放入管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以700°c焙燒Ih。
[0022](2)將步驟(I)制備得到的活性炭研磨至50目，然后水洗5遍至上清液無(wú)渾濁物懸浮，放入烘箱中在110°C下干燥3h。
[0023](3)將活性炭與2倍質(zhì)量的KOH粉末混合，放入管式爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下900°C焙燒Ih0
[0024](4)將活化后的活性炭取出，加入0.lmol/L HNO3溶液攪拌至PH為7，然后用純水洗至中性，放入烘箱中130°C干燥3h，即得活化核桃殼吸附劑。
[0025]將本實(shí)施例制備得到的吸附劑進(jìn)行活性測(cè)試，活性測(cè)試在Φ4πιπιΧ 10mm的固定床石英反應(yīng)器中進(jìn)行；反應(yīng)條件為:C0S濃度500mg/Nm3、CS2濃度40mg/Nm3、H2S濃度600mg/Nm3、相對(duì)濕度49%、空速5000h \反應(yīng)溫度60°C，反應(yīng)出口未檢測(cè)到H2S、COS、CS2，且COS、CSjP H2S水解催化轉(zhuǎn)化率結(jié)果見(jiàn)圖2?；钚蕴繉?duì)H2S可以保持90分鐘100%的脫除效果，對(duì)032可以保持150分鐘100%的脫除效果，對(duì)COS可以保持60分鐘100%的脫除效果。
[0026]實(shí)施例3
本實(shí)施例所述同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳吸附劑的制備方法，具體包括以下步驟:
(I)將核桃殼洗凈、切碎、烘干放入管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以800°C焙燒Ih。
[0027](2)將步驟(I)制備得到的活性炭研磨至60目，然后水洗6遍至上清液無(wú)渾濁物懸浮，放入烘箱中在110°C下干燥2h。
[0028](3)將活性炭與2倍質(zhì)量的KOH粉末混合，放入管式爐中在氮?dú)獗Ｗo(hù)下800°C焙燒2h。
[0029](4)將活化后的活性炭取出，加入0.2mol/LHN03溶液攪拌至PH為6，然后用純水洗至中性，放入烘箱中150°C干燥2h，即得核桃殼吸附劑。
[0030]將本實(shí)施例制備得到的吸附劑進(jìn)行活性測(cè)試，活性測(cè)試在Φ4πιπιΧ 10mm的固定床石英反應(yīng)器中進(jìn)行；反應(yīng)條件為:C0S濃度500mg/Nm3、CS2濃度40mg/Nm3、H2S濃度600mg/Nm3、相對(duì)濕度49%、空速5000h \反應(yīng)溫度60°C，反應(yīng)出口未檢測(cè)到H2S、COS、CS2，且COS、CSjP H2S水解催化轉(zhuǎn)化率結(jié)果見(jiàn)圖3?；钚蕴繉?duì)H2S可以保持180分鐘100%的脫除效果，對(duì)032可以保持270分鐘100%的脫除效果，對(duì)COS可以保持120分鐘100%的脫除效果。
[0031]對(duì)比實(shí)施例1
本實(shí)施例所述以未經(jīng)活化的核桃殼活性炭來(lái)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳混合氣體，具體包括以下步驟:
(1)將核桃殼洗凈、切碎、烘干放入管式爐中，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下以700°c焙燒Ih;
(2)將步驟(I)制備得到的活性炭研磨至60目，然后水洗4遍至上清液無(wú)渾濁物懸浮，放入烘箱中在110°C下干燥5h。
[0032]將本實(shí)施例制備得到的吸附劑進(jìn)行活性測(cè)試，活性測(cè)試在Φ4πιπιΧ 100mm的固定床石英反應(yīng)器中進(jìn)行；反應(yīng)條件為:C0S濃度500mg/Nm3、CS2濃度40mg/Nm3、H2S濃度600mg/Nm3、相對(duì)濕度49%、空速5000h \反應(yīng)溫度60°C，COS、CSjP H 2S水解催化轉(zhuǎn)化率結(jié)果見(jiàn)圖
4?；钚蕴繉?duì)H2S可以保持30分鐘100%的脫除效果，對(duì)CS^以保持60分鐘100%的脫除效果，對(duì)COS在30分鐘時(shí)已被穿透，且出口氣濃度為進(jìn)口濃度的32%。
[0033]對(duì)比實(shí)施例2 本實(shí)施例所述以市售活性炭來(lái)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳混合氣體，具體包括以下步驟:
將市售活性炭研磨至60目，然后水洗4遍至上清液無(wú)渾濁物懸浮，放入烘箱中在110°C下干燥5h。
[0034]將本實(shí)施例制備得到的吸附劑進(jìn)行活性測(cè)試，活性測(cè)試在Φ4πιπιΧ 10mm的固定床石英反應(yīng)器中進(jìn)行；反應(yīng)條件為:C0S濃度500mg/Nm3、CS2濃度40mg/Nm3、H2S濃度600mg/Nm3、相對(duì)濕度49%、空速5000h \反應(yīng)溫度60°C，COS、CSjP H 2S水解催化轉(zhuǎn)化率結(jié)果見(jiàn)圖
5?；钚蕴繉?duì)H2S可以保持60分鐘100%的脫除效果，對(duì)CS^以保持90分鐘100%的脫除效果，對(duì)COS可以保持30分鐘100%的脫除效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳吸附劑的制備方法，其特征在于，具體包括以下步驟: (1)將核桃殼洗凈、粉碎，惰性氣體保護(hù)下，在400~900°c下焙燒l~3h; (2)將步驟(I)制備得到的活性炭研磨并篩分成40~60目，然后水洗4~6遍至上清液無(wú)渾濁物懸浮，在100~150°C下干燥2~5小時(shí)； (3)按干燥后的活性炭與KOH固體粉末質(zhì)量比為1:1~1:5的比例將干燥后的活性炭與KOH固體粉末攪拌均勻后放入管式爐，在惰性氣體保護(hù)下，500~900°C下焙燒1~3小時(shí)； (4)將焙燒后的活性炭取出，加入HNO3溶液攪拌至PH為6~7，再加入清水清洗，至活性炭變?yōu)橹行裕? (5)將洗至中性的活性炭干燥后即得所需要的生物質(zhì)活性炭。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳吸附劑的制備方法，其特征在于:步驟(5)所述干燥的條件為100~150°C溫度條件下干燥2~5小時(shí)。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳吸附劑的制備方法，屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所述方法對(duì)核桃殼進(jìn)行處理后得到生物質(zhì)活性炭吸附劑，可以同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳。本發(fā)明制備得到的吸附劑有著豐富的孔隙結(jié)構(gòu)對(duì)硫化氫、羰基硫和二硫化碳有著良好的脫除效果，更適合于同時(shí)脫除硫化氫、羰基硫和二硫化碳混合氣體，具有針對(duì)性。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，易操作，成本低。
【IPC分類】B01J20/20, B01J20/30, B01D53/02
【公開(kāi)號(hào)】CN105107459
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510544355
【發(fā)明人】李凱, 阮昊天, 王馳, 寧平, 湯立紅, 劉貴, 宋辛
【申請(qǐng)人】昆明理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年8月31日