本发明属于材料学领域,涉及一种脱汞材料,具体来说是一种脱汞用钼基吸附剂及其制备方法。
背景技术:
汞具有持久性、迁移性、高度的生物富集性和强毒性等特性,是重金属中唯一一种对全球范围产生影响的化学物质,汞污染将对人群健康造成极大的危害,已被公认为全球最优先考虑的持久性环境污染物之一。
目前活性炭吸附方法是近年来广为应用的脱汞技术,但是由于运行过程中c/hg比非常大,为了获得一定的脱汞效率,活性炭的消耗量非常巨大,脱汞运行成本高。工程上应用最多的选择性催化还原脱硝(scr)技术是近年来被广泛研究的脱汞技术,在对hg0催化氧化技术中,hg0催化剂主要包括:scr催化剂、贵金属催化剂、过渡金属及其氧化物催化剂等。
金属钼因其具有较强的催化氧化活性,表面易吸附反应物,利于中间“活性化合物”的形成,具有较高的脱汞性能。因此,在现有研究基础之上研究钼基吸附剂,提高其催化氧化性能,对开发高效脱汞用吸附材料具有非常重要的意义。
技术实现要素:
针对现有技术中的上述技术问题,本发明提供了一种脱汞用钼基吸附剂及其制备方法,所述的这种脱汞用钼基吸附剂及其制备方法要解决现有技术中的脱汞技术运行成本高、脱汞效果不佳的技术问题。
本发明提供了一种脱汞用钼基吸附材料,由以下重量份数的原料制备而成:
钼酸钠1-3;
硫脲1-3;
去离子水50-70。
本发明还提供了上述的一种脱汞用钼基吸附材料的制备方法,包括以下步骤:
1)按照重量份数称取钼酸钠、硫脲和去离子水;
2)将钼酸钠、硫脲和去离子水置于由聚四氟乙烯所制成的反应釜之中,用磁力搅拌器搅拌20-30分钟使固体充分溶解;
3)将反应釜放进均相反应器中后加热至150-300℃,保持24-36h;
4)然后将步骤3)获得的样品在室温下冷却,用去离子水在9000r/min的高速离心机中进行离心洗涤,离心洗涤3-6次,每次10-30分钟;
5)将步骤4)清洗过后的样品在80℃-100℃烘箱中干燥6-12小时,充分研磨后便可得到脱汞用钼基吸附材料。
本发明的反应原理是:
硫脲[cs(nh2)2)]和水反应可分解为co2,h2s和nh3,其中h2s具有还原性,同时提供硫源,硫化生成脱汞剂moxsyoz。如图1和表1所示
脱汞原理:
气态汞先吸附在脱汞剂表面,形成吸附态的汞;movi‐s‐o在还原性环境下转化为moiv-s-o,并将晶格氧转化为具有氧化性的表面氧;吸附态的汞与表面氧,形成吸附态hgo;吸附态的hgo在脱离催化剂表面,形成气态的hgo;催化剂内层的o2‐再振动到表面,使表面的moiv‐s‐o作用生成movi‐s‐o。从而完成了脱汞剂的消耗与再生,所以其脱汞性能稳定,脱汞效果长效稳定。
本发明和已有技术相比,其技术进步是显著的。本发明提供了一种工艺简单可控、操作条件温和、脱汞性能良好的制备脱汞用钼基吸附材料的方法。所得的钼基脱汞吸附材料在不同气氛条件下的脱汞率达90%以上,且在较长时间内能稳定维持一定的高活性,在汞污染控制领域有着广阔的应用前景。
附图说明
图1是脱汞剂的edax分析图谱
图2是实施例1、实施例2制备的脱汞用钼基吸附剂的脱汞效率图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明,但不局限于以下实施例。
实施例1
一种汞吸附剂,由以下重量份的原料制成:
钼酸钠2.5;
硫脲1;
去离子水50。
所述一种汞吸附剂,由以下具体步骤制备制成:
(1)将钼酸钠、硫脲和去离子水置于由聚四氟乙烯所制成的反应釜之中,用磁力搅拌器搅拌30分钟使固体充分溶解。
(2)将反应釜放进均相反应器中后加热至150℃,保持24h。
(3)然后将样品在室温下冷却,用去离子水在9000r/min的高速离心机中进行离心洗涤,离心洗涤3次每次20分钟。
(4)最后将清洗过后的样品在100℃烘箱中干燥12小时,充分研磨后便可得到所制备的样品。
所制备的钼基吸附剂在恒温120℃下,在高纯氮气气氛下,氮气流量为1l/min,进口汞蒸汽浓度60μg/m3,反应9小时,在前两小时脱汞效率可达100%,而后效率略有下降,但基本稳定,反应9小时的平均脱汞效率为95%。
下表是实施例1得到的脱汞剂的edax元素占比率
实施例2
一种汞吸附剂,由以下重量份的原料制成:
钼酸钠2.5;
硫脲1;
去离子水50。
所述一种汞吸附剂,由以下具体步骤制备制成:
(1)将钼酸钠、硫脲和去离子水置于由聚四氟乙烯所制成的反应釜之中,用磁力搅拌器搅拌30分钟使固体充分溶解。
(2)将反应釜放进均相反应器中后加热至240℃,保持24h。
(3)然后将样品在室温下冷却,用去离子水在9000r/min的高速离心机中进行离心洗涤,离心洗涤3次每次20分钟。
(4)最后将清洗过后的样品在100℃烘箱中干燥12小时,充分研磨后便可得到所制备的样品。
所制备的钼基吸附剂在恒温120℃下,在高纯氮气气氛下,氮气流量为1l/min,进口汞蒸汽浓度60μg/m3,反应9小时,在前两小时脱汞效率可达100%,而后效率略有下降,但基本稳定,反应9小时的平均脱汞效率为97.2%。
下表是实施例2得到的脱汞剂的edax元素占比率