本发明涉及一种高效净化氢化物气体的吸附剂及其制备方法，属于吸附剂
技术领域：
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背景技术：
：在很多工业生产尾气中会产生磷化氢气体，例如在半导体工业生产中，离子注入工艺通常使用磷化氢作为制程气。由于磷化氢并不能完全反应消耗，因此，该制程尾气中含有磷化氢气体。磷化氢属于剧毒性气体，若发生尾气泄漏则会对厂内造成安全威胁，直接排入大气也会引起空气污染。目前，该工艺尾气主要以干式吸附法进行处理，利用化学吸附使磷化氢与吸附剂作用，转化为非挥发性化合物固定在吸附剂上，从而达到尾气净化的目的。另外，在黄磷制备尾气、密闭电炉石尾气、粮仓熏蒸杀虫等诸多工农业生产过程中产生的磷化氢气体均可通过干式化学吸附剂净化处理。美国专利编号us5182088中给出了一种使用铜、锌氧化物为活性组分，同时添加ago、hgo等做为促进剂，以共沉淀法制备的化学吸附剂。该吸附剂吸附容量有显著提升，但由于需添加贵金属(ago)或高污染性重金属(hgo、cdo)等促进剂，势必增加生产及废料的处理成本。中国专利cn1565706a公开了以铜、锌、镁及锰的氧化物中至少一种作为活性组分，将其负载到选自硅、铝及钛的氧化物所组成的混合载体上，获得能够在常温下化学吸附去除磷化氢的吸附剂，然而其产物呈硬块状，使用时需要先破碎再成型。中国专利cn101695653a使用铜、锌两种过渡金属作为活性组分，添加稀土元素铈或镧为促进剂，以活性炭为载体，采用浸渍法制备吸附剂，然而活性炭载体具有可燃性，其给出的吸附实验需在有氧气存在并加热的条件下处理磷化氢，这会造成严重的安全隐患。中国专利cn101564684a使用过渡金属co离子作为活性中心，以活性炭、分子筛、活性炭纤维等为载体，同样是采用浸渍法制备了磷化氢吸附剂，吸附实验结果显示此种吸附剂吸附容量较低。技术实现要素：针对现有技术中存在的不足，本发明提供一种高效净化氢化物气体的吸附剂及其制备方法，该吸附剂活性组分简单，不需要添加贵金属或高污染重金属等促进剂，在室温下吸附磷化氢、砷化氢以及硅烷等气体具有高吸附容量和高去除率，而且该吸附剂制备方法简单。本发明的目的是通过以下技术方案实现的。一种高效净化氢化物气体的吸附剂，所述吸附剂是由活性组分和载体组成的粉末状吸附剂，其中活性组分的质量分数为20％～95％。活性组分为cuo、zno或者cuo和zno的混合物，优选为cuo和zno按照4:1～1:2的质量比组成的混合物，更优选cuo和zno的质量为1:1。载体是孔径为0.5nm～1.3nm以及比表面积为300m2/g～800m2/g的沸石分子筛。进一步地，氢化物气体优选磷化氢、砷化氢或硅烷。一种本发明所述高效净化氢化物气体的吸附剂的制备方法，具体步骤如下：(1)将活性组分中金属离子的水溶性盐和载体加入水中，混合均匀，得到混合溶液；配制与混合溶液中的金属离子反应产生氢氧化物沉淀的沉淀剂溶液；(2)将沉淀剂溶液加入到混合溶液中发生沉淀反应，反应结束后，在50℃～100℃下继续搅拌2h～10h，再将反应产生的沉淀物进行洗涤、干燥；(3)将干燥的沉淀物置于300℃～700℃下焙烧4h～8h，形成所述吸附剂。其中，混合溶液中每一种金属离子的浓度分别不大于0.8mol/l，沉淀剂溶液的浓度为0.1mol/l～2mol/l，向混合溶液中加入沉淀剂溶液的滴加速度不大于0.4l/h。铜离子的水溶性盐可选硫酸铜、硝酸铜、氯化铜或醋酸铜。锌离子的水溶性盐可选硫酸锌、硝酸锌、氯化锌或醋酸锌。载体为zsm-5型沸石分子筛、y型沸石分子筛或β型沸石分子筛。沉淀剂溶液为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠、氢氧化钾、碳酸钾或碳酸氢钾的水溶液。有益效果：(1)本发明所述吸附剂活性组分仅为氧化铜和氧化锌，不需要添加含有重金属或贵金属组分的促进剂，与沸石分子筛组合使用，能够在室温下吸附氢化物气体且具有高的吸附容量和高的去除率。尤其是优化两种活性组分的配比，能够充分发挥两种活性组分的协同作用，更有利于提升吸附剂的吸附容量。(2)本发明所述吸附剂的制备方法简单，主要是调控沉淀剂溶液的滴加速度获得疏松的粉末状吸附剂，速度过快会引发团聚现象，造成吸附剂结块分散不均匀，进而降低吸附剂的吸附容量。具体实施方式下面结合具体实施方式对本发明作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。实施例1(1)将70gcuso4·5h2o、160gznso4·7h2o和60gzsm-5型沸石分子筛(天津南化催化剂有限公司，编号nkf-5d-38jz)加入1l水中，搅拌均匀，得到混合溶液；配制1mol/l的naoh水溶液作为沉淀剂溶液；(2)将沉淀剂溶液以0.4l/h的速度加入混合溶液中，混合溶液ph≈7时停止滴加沉淀剂溶液，然后加热至60℃继续搅拌老化5h，最后将反应产生的沉淀物进行抽滤并使用去离子水洗涤3次，并放入110℃烘箱中干燥18h；(3)把干燥后的沉淀物放入500℃马弗炉中焙烧6h得到粉末状吸附剂。实施例2(1)将140gcuso4·5h2o、80gznso4·7h2o和60gzsm-5型沸石分子筛(天津南化催化剂有限公司，编号nkf-5d-38jz)加入1l水中，搅拌均匀，得到混合溶液；配制1mol/l的naoh水溶液作为沉淀剂溶液；(2)将沉淀剂溶液以0.4l/h的速度加入混合溶液中，混合溶液ph≈7时停止滴加沉淀剂溶液，然后加热至60℃继续搅拌老化5h，最后将反应产生的沉淀物进行抽滤并使用去离子水洗涤3次，并放入110℃烘箱中干燥18h；(3)把干燥后的沉淀物放入500℃马弗炉中焙烧6h得到粉末状吸附剂。实施例3(1)将140gcuso4·5h2o、160gznso4·7h2o和60gzsm-5型沸石分子筛(天津南化催化剂有限公司，编号nkf-5d-38jz)加入1l水中，搅拌均匀，得到混合溶液；配制1mol/l的naoh水溶液作为沉淀剂溶液；(2)将沉淀剂溶液以0.4l/h的速度加入混合溶液中，混合溶液ph≈7时停止滴加沉淀剂溶液，然后加热至60℃继续搅拌老化5h，最后将反应产生的沉淀物进行抽滤并使用去离子水洗涤3次，并放入110℃烘箱中干燥18h；(3)把干燥后的沉淀物放入500℃马弗炉中焙烧6h得到粉末状吸附剂。实施例4(1)将140gcuso4·5h2o、160gznso4·7h2o和60gzsm-5型沸石分子筛(天津南化催化剂有限公司，编号nkf-5d-38jz)加入1l水中，搅拌均匀，得到混合溶液；配制1mol/l的naoh水溶液作为沉淀剂溶液；(2)将沉淀剂溶液以0.2l/h的速度加入混合溶液中，混合溶液ph≈7时停止滴加沉淀剂溶液，然后加热至60℃继续搅拌老化5h，最后将反应产生的沉淀物进行抽滤并使用去离子水洗涤3次，并放入110℃烘箱中干燥18h；(3)把干燥后的沉淀物放入500℃马弗炉中焙烧6h得到粉末状吸附剂。实施例5(1)将140gcuso4·5h2o、160gznso4·7h2o和60gy型沸石分子筛(天津南化催化剂有限公司，编号nkf-7sc)加入1l水中，搅拌均匀，得到混合溶液；配制1mol/l的naoh水溶液作为沉淀剂溶液；(2)将沉淀剂溶液以0.4l/h的速度加入混合溶液中，混合溶液ph≈7时停止滴加沉淀剂溶液，然后加热至60℃继续搅拌老化5h，最后将反应产生的沉淀物进行抽滤并使用去离子水洗涤3次，并放入110℃烘箱中干燥18h；(3)把干燥后的沉淀物放入500℃马弗炉中焙烧6h得到粉末状吸附剂。实施例6(1)将140gcuso4·5h2o、160gznso4·7h2o和60gβ型沸石分子筛(天津南化催化剂有限公司，编号nkf-6-25yy)加入1l水中，搅拌均匀，得到混合溶液；配制1mol/l的naoh水溶液作为沉淀剂溶液；(2)将沉淀剂溶液以0.4l/h的速度加入混合溶液中，混合溶液ph≈7时停止滴加沉淀剂溶液，然后加热至60℃继续搅拌老化5h，最后将反应产生的沉淀物进行抽滤并使用去离子水洗涤3次，并放入110℃烘箱中干燥18h；(3)把干燥后的沉淀物放入500℃马弗炉中焙烧6h得到粉末状吸附剂。对比例1(1)将140gcuso4·5h2o、160gznso4·7h2o和60gzsm-5型沸石分子筛(天津南化催化剂有限公司，编号nkf-5d-38jz)加入1l水中，搅拌均匀，得到混合溶液；配制1mol/l的naoh水溶液作为沉淀剂溶液；(2)将沉淀剂溶液以0.6l/h的速度加入混合溶液中，混合溶液ph≈7时停止滴加沉淀剂溶液，然后加热至60℃继续搅拌老化5h，最后将反应产生的沉淀物进行抽滤并使用去离子水洗涤3次，并放入110℃烘箱中干燥18h；(3)把干燥后的沉淀物放入500℃马弗炉中焙烧6h得到有少量结块的粉末状吸附剂。采用吸附容量测试法对实施例以及对比例所制备的吸附剂进行性能表征，具体操作如下：将所制备的吸附剂压片后造粒直径3mm，然后取20ml吸附剂装入直径为25mm的不锈钢反应管中并通入纯氮气对管路进行吹扫(气体流量均通过质量流量计控制)，最后通入氮气稀释的1000ppm磷化氢，空速为2000h-1，对尾气出口浓度进行实时监测，当尾气出口检测到磷化氢时停止试验并计算吸附容量。以上试验均在室温条件下进行，测试结果详见表1。表1载体cuo:zno沉淀剂流量吸附容量(l/l吸附剂)实施例1zsm-51:20.4l/h15实施例2zsm-52:10.4l/h23实施例3zsm-51:10.4l/h30实施例4zsm-51:10.2l/h30实施例5y1:10.4l/h30实施例6β1:10.4l/h29对比例1zsm-51:10.6l/h10综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12