专利名称：一种同时脱除氯化氢和汞蒸气的吸附剂的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种能够在一定温度条件下(大于300℃)从气体中同时脱除氯化氢气体和汞气体的环境友好的吸附剂的制备方法。
背景技术：
氯化氢气体和汞气体对生态环境和人体健康都能造成致命的危害，散发于空气中是一种有害巨毒气体。我国煤炭消耗量大，氯化氢和汞污染对环境的危害尤为严重。另外，许多昂贵的催化剂在含氯化氢的气氛中使用会中毒失效，造成严重浪费。工业上在制备合成气、高温煤气、各种工业焚烧气及煤燃烧发电过程中都需要解决脱除氯化氢和汞气体的问题。目前，国内外在较高温度条件下的脱氯除汞使用的吸附剂基本上为活性碳吸附材料，但是活性炭吸附剂对低含量氯化氢气体、汞气体选择性脱除效果不佳，成本高，难以大规模工业应用。目前，在一定温度条件下(大于300℃)，具备良好脱除效果的同时脱除氯化氢和汞气体污染物的非碳吸附剂尚未见诸报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种能够同时脱除氯化氢和汞蒸气且脱除效果好，成本低廉，热稳定性好的非碳吸附剂的制备方法。
本发明采用的技术方案一种同时脱除氯化氢和汞蒸气的吸附剂的制备方法，其步骤包括a.将质量分数为1～4％的膨润土悬浮液和浓度为0.2～0.5mol/L十六烷基三甲基溴化铵在50～100℃温度下混合10～24小时，混合均匀后再加入十二胺和聚己烯醇再混合10～24小时，然后加入正硅酸乙酯直到体系有沉淀生成，将沉淀物分离然后在80～100℃温度下干燥12小时，最后在200～500℃温度下加热6小时，得到的粉体备用，所述的膨润土、十六烷基三甲基溴化铵、十二胺、聚己烯醇、正硅酸乙酯的添加摩尔比为1∶20～50∶20∶5～10∶150～200；b.按摩尔比为5～10∶1～3∶2～5配制氯化镁、四氯化钛和氯化铝的混合溶液，将步骤a制得的粉体浸泡在混合溶液中静置24小时，然后滴加过量的质量浓度为1～5％的稀氨水进行反应，待充分反应后将产物干燥，经300～600℃的退火制得所述吸附剂。
本发明的有益效果本发明充分利用了膨润土独特的层间可膨胀性、良好的吸附性和良好的离子交换性，以膨润土为无机物起始组份，以十二胺和聚己烯醇为表面活性剂，添加十六烷基三甲基溴化铵与无机前驱体正硅酸乙酯，分阶段的充分反应制成有较高比表面积的粉体材料，然后按比例反应负载MgO-TiO2-Al2O3。本发明制备的吸附剂在提高热稳定性的同时，发挥了表面多元活性中心的协同作用，达到了高精度的同时脱除氯化氢气体和汞蒸气的目的。本发明所用的主要原料均为廉价而丰富的矿物和化合物，制备过程简单、可控，不涉及复杂的设备和工序，成本很低。本发明将多元氧化物与层状膨润土进行复合化和多孔化，不仅大幅度的提高了体系的热稳定性能，使用温度达550℃，而且环境友好。
具体实施例方式
下面通过实施例对本发明进一步详细描述一种同时脱除氯化氢和汞蒸气的吸附剂的制备方法，其步骤包括a.将质量分数为1～4％的膨润土悬浮液和浓度为0.2～0.5mol/L十六烷基三甲基溴化铵在50～100℃温度下混合10～24小时，混合均匀后再加入十二胺和聚己烯醇再混合10～24小时，然后加入正硅酸乙酯直到体系有沉淀生成，将沉淀物分离然后在80～100℃温度下干燥12小时，最后在200～500℃温度下加热6小时，得到的粉体备用，所述的膨润土、十六烷基三甲基溴化铵、十二胺、聚己烯醇、正硅酸乙酯的添加摩尔比为1∶20～50∶20∶5～10∶150～200；b.按摩尔比为5～10∶1～3∶2～5配制氯化镁、四氯化钛和氯化铝的混合溶液，将步骤a制得的粉体浸泡在混合溶液中静置24小时，然后滴加过量的质量浓度为1～5％的稀氨水进行反应，待充分反应后将产物干燥，经300～600℃的退火制得所述吸附剂。本发明充分发挥了MgO-TiO2-Al2O3/膨润土体系条件下的催化氧化反应，达到了双污染物定向转化或联合脱除，反应方程如下所示。
本发明的吸附剂在固定了氯和汞后，吸附作用强，废的吸附剂主要为膨润土夹杂脱氯除汞反应后生成的盐类，即使直接抛弃，也绝不可能发生氯、汞的二次污染。本发明性能测试方法为如下。脱氯除汞性能的测试条件为内径10mm固定床反应器，入口混合气体含HCl气体浓度为500mg/m3，含汞气体浓度为6～10mg/m3，以氮气为载气，空速为3000h-1，测试温度为550℃，吸附剂颗粒为0.3～0.5mm，样品装填时要在固定床反应器内设1～2层孔径小于剂种粒径的钢丝网，网上面铺设厚度为200mm、粒度为约10mm的瓷球，吸附剂床层应尽量装填平整均匀，常压操作。吸附剂氯容量定义为吸收的氯化氢质量占新鲜吸附剂质量的百分比；汞容量定义为吸收的汞质量占新鲜吸附剂质量的百分比。
实施例一将质量分数为1％的膨润土悬浮液和浓度为0.2mol/L十六烷基三甲基溴化铵在50℃混合24小时，确认混合均匀后再加入十二胺和聚己烯醇混合10小时，加入正硅酸乙酯直到体系有沉淀生成，将混合物在80℃温度下干燥12小时，再在400℃加热6小时，这样得到的粉体进入下一步操作，所述膨润土、十六烷基三甲基溴化铵、十二胺、聚己烯醇、正硅酸乙酯的添加摩尔比为1∶20∶20∶5∶150。按摩尔比为10∶3∶5配制氯化镁，四氯化钛和氯化铝混合溶液，将第一步所得到的粉体浸泡在混合溶液中静置24小时，然后滴加过量质量浓度为5％的稀氨水，待充分反应后，将体系干燥，经500℃的退火即制得所述吸附剂性能测试堆积密度为0.86g.ml-1，侧压强度为121N/cm，BET测试的比表面积为200.236m2/g。
吸附剂同时脱除氯化氢和汞蒸气的测试表明氯容量为46％，汞容量为13％。
实施例二将质量分数为2％的膨润土悬浮液和浓度为0.3mol/L十六烷基三甲基溴化铵在50℃混合24小时，确认混合均匀后再加入十二胺和聚己烯醇混合24小时，加入正硅酸乙酯直到体系有沉淀生成，将混合物在90℃温度下干燥12小时，再在400℃加热6小时，这样得到的粉体进入一步操作，所述膨润土、十六烷基三甲基溴化铵、十二胺、聚己烯醇、正硅酸乙酯的添加摩尔比为1∶30∶20∶10∶180。按摩尔比为5∶1∶2配制氯化镁，四氯化钛和氯化铝混合溶液，将第一步所得到的粉体浸泡在混合溶液中静置24小时，然后滴加过量质量浓度为1％的稀氨水，待充分反应后，将体系干燥，经400℃的退火即制得所述吸附剂性能测试堆积密度为0.90g.ml-1，侧压强度为135N/cm，BET测试的比表面积为212.362m2/g。
吸附剂同时脱除氯化氢和汞蒸气的测试表明氯容量为42％，汞容量为15％。
实施例三将质量分数为1％的膨润土悬浮液和浓度为0.5mol/L十六烷基三甲基溴化铵在60℃混合24小时，确认混合均匀后再加入十二胺和聚己烯醇混合24小时，加入正硅酸乙酯直到体系有沉淀生成，将混合物在80℃温度下干燥12小时，再在500℃加热6小时，这样得到的粉体进入一步操作，所述膨润土、十六烷基三甲基溴化铵、十二胺、聚己烯醇、正硅酸乙酯的添加摩尔比为1∶50∶20∶10∶200。按摩尔比为10∶1∶2配制氯化镁，四氯化钛和氯化铝混合溶液，将第一步所得到的粉体浸泡在混合溶液中静置24小时，然后滴加过量质量浓度为2％的稀氨水，待充分反应后，将体系干燥，经600℃的退火即制得所述吸附剂性能测试堆积密度为0.80g.ml-1，侧压强度为133N/cm，BET测试的比表面积为180.156m2/g。
吸附剂同时脱除氯化氢和汞蒸气的测试表明氯容量为51％，汞容量为9％。
以上所述内容仅为本发明构思下的基本说明，而依据本发明的技术方案所作的任何等效变换，均应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种同时脱除氯化氢和汞蒸气的吸附剂的制备方法，其步骤包括a.将质量分数为1～4％的膨润土悬浮液和浓度为0.2～0.5mol/L十六烷基三甲基溴化铵在50～100℃温度下混合10～24小时，混合均匀后再加入十二胺和聚己烯醇再混合10～24小时，然后加入正硅酸乙酯直到体系有沉淀生成，将沉淀物分离然后在80～100℃温度下干燥12小时，最后在200～500℃温度下加热6小时，得到的粉体备用，所述的膨润土、十六烷基三甲基溴化铵、十二胺、聚己烯醇、正硅酸乙酯的添加摩尔比为1∶20～50∶20∶5～10∶150～200；b.按摩尔比为5～10∶1～3∶2～5配制氯化镁、四氯化钛和氯化铝的混合溶液，将步骤a制得的粉体浸泡在混合溶液中静置24小时，然后滴加过量的质量浓度为1～5％的稀氨水进行反应，待充分反应后将产物干燥，经300～600℃的退火制得所述吸附剂。
全文摘要
本发明公开了一种脱除氯化氢和汞蒸气的吸附剂的制备方法，其步骤包括a.将膨润土悬浮液和十六烷基三甲基溴化铵在50～100℃温度下混合10～24小时，加入十二胺和聚已烯醇再混合10～24小时，然后加入正硅酸乙酯直到体系有沉淀生成，将沉淀物在80～100℃温度下干燥12小时，在200～500℃温度下加热6小时，得到粉体；b.配制氯化镁、四氯化钛和氯化铝的混合溶液，将a所得粉体浸泡在配制混合溶液中静置24小时，滴加过量的稀氨水进行反应，最后将产物干燥，经300～600℃退火制得所述吸附剂。本发明制备的吸附剂能够同时脱除氯化氢和汞蒸气，脱除效果好，成本低廉，热稳定性好。
文档编号B01J20/26GK1820841SQ20061002357
公开日2006年8月23日 申请日期2006年1月24日 优先权日2006年1月24日
发明者豆斌林, 陈兵兵 申请人:上海电力学院