一种同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法，属于属于大气污染控制技术领域。
【背景技术】
[0002]硫化氢(H2S)、羰基硫(COS)和二硫化碳(CS2)广泛存在于大气环境中，并且COS是对流层和平流层底的主要含硫气体，它们的来源可分为自然源和人为源。H2SXOS和0&在工业生产和使用过程中排放到大气环境，会对环境和人体造成严重的污染和危害。工业生产中微量的COS和CS2对催化剂有毒害作用，使其催化效果和使用寿命受到严重的影响。同时硫化氢(H2S),腐蚀生产设备，不仅给工业生产带来了很大的经济损失，而且增加了设备投资和产品成本。同时H2S、COS和CS2的吸入对人类身体健康存在较大的危害。黄磷尾气中H2SXOS和0&是共存的典型含硫气体，黄磷尾气的净化及资源化利用前提必须同时脱除H2S、COS 和 CS2。
[0003]专利CN103736391公开的“一种复合活性炭脱硫剂及其制备方法” 一种复合活性炭脱硫剂，由竹炭100-120、生石灰30-34、风化煤10-12、氢氧化钠12-14、碳酸氢铵10-12、生石膏30-35、鲜苇根40-45、沸石35-39、三聚磷酸钠5_6、羧甲基纤维素钠4_5、月硅酸钠2-3、助剂4-5、水适量。使用以上材料高温炭化。该材料成份复杂及制作工艺复杂。
[0004]在平时的生产生活当中，存在着大量的生物炭资源，包括椰壳、核桃壳、烟杆、木质、杏壳、花生壳等。在过去的研究当中，有利用生物炭资源对单一含硫气体进行进化处理，但是本专利中所用生物炭是可以同时脱除三种含硫气体。不仅对生物炭资源进行了有效的利用，同时治理大气污染。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤:
(1)将核桃壳洗净、粉碎，惰性气体保护下，在400~900°c下焙烧l~3h;
(2)将步骤(I)制备得到的活性炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗4~6遍至上清液无浑浊物悬浮，在100~150°C下干燥2~5小时；
(3)按干燥后的活性炭与KOH固体粉末质量比为1:1~1:5的比例将干燥后的活性炭与KOH固体粉末搅拌均匀后放入管式炉，在惰性气体保护下，500~900°C下焙烧1~3小时；
(4)将焙烧后的活性炭取出，加入HNO3溶液搅拌至PH为6~7，再加入清水清洗，至活性炭变为中性；
(5)将洗至中性的活性炭干燥后即得所需要的生物质活性炭。
[0006]本发明除了用核桃壳为生物炭原材料还可以为椰壳、烟杆、木质、杏壳、花生壳等其他植物，本发明要求保护的核桃壳对同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳混合气体具有针对性，效果更好。
[0007]本发明步骤(5)所述干燥的条件为100~150°C温度条件下干燥2~5小时。
[0008]本发明除了用KOH固体粉末作为化学活化剂，用ZnCl2、K2CO3, H3PO4中的一种化学活化剂也可以达到一定的效果。
[0009]本发明的有益效果:
(1)本发明以核桃壳为原料，制作出的生物炭有这丰富的孔隙结构对硫化氢、羰基硫和二硫化碳有着良好的脱除效果；
(2)本发明制作出的生物炭，其所具有的孔隙结构、表面官能团更适合于同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳混合气体。
【附图说明】
[0010]图1实施例1中制备出的核桃壳活性炭同时吸附COS、CS2, H2S的效率。
[0011]图2实施例2中制备出的核桃壳活性炭同时吸附COS、CS2, H2S的效率。
[0012]图3实施例3中制备出的核桃壳活性炭同时吸附COS、CS2, H2S的效率。
[0013]图4未经KOH活化剂活化的核桃壳活性炭同时吸附COS、CS2, H2S的效率。
[0014]图5市售活性炭同时吸附COS、CS2, H2S的效率。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例进一步详细描述描述本发明，但本发明保护范围并不限于如下所述内容。
[0016]实施例1
本实施例所述同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤:
(I)将核桃壳洗净、切碎、烘干放入管式炉中，在氮气保护下以400°C焙烧Ih。
[0017](2)将步骤(I)制备得到的活性炭研磨至40目，然后水洗4遍至上清液无浑浊物悬浮，放入烘箱中在110 °C下干燥5h。
[0018](3)将活性炭与2倍质量的KOH粉末混合，放入管式炉中在氮气保护下500°C焙烧3h。
[0019](4)将活化后的活性炭取出，加入0.lmol/L HNO3溶液搅拌至PH为6.5，然后用纯水洗至中性，放入烘箱中100°C干燥5h，即得核桃壳吸附剂。
[0020]将本实施例制备得到的吸附剂进行活性测试，活性测试在Φ4πιπιΧ 10mm的固定床石英反应器中进行；反应条件为:C0S浓度500mg/Nm3、CS2浓度40mg/Nm3、H2S浓度600mg/Nm3、相对湿度49%、空速5000h \反应温度60 °C，反应出口未检测到H2S、C0S、CS2，且C0S、CS2和H2S水解催化转化率结果见图1 ;活性炭对H2S可以保持30分钟100%的脱除效果，对CS2可以保持120分钟100%的脱除效果，对COS在30分钟时已被穿透，且出口气浓度为进口浓度的8%。
[0021]实施例2
本实施例所述同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤: (I)将核桃壳洗净、切碎、烘干放入管式炉中，在氮气保护下以700°c焙烧Ih。
[0022](2)将步骤(I)制备得到的活性炭研磨至50目，然后水洗5遍至上清液无浑浊物悬浮，放入烘箱中在110°C下干燥3h。
[0023](3)将活性炭与2倍质量的KOH粉末混合，放入管式炉中在氮气保护下900°C焙烧Ih0
[0024](4)将活化后的活性炭取出，加入0.lmol/L HNO3溶液搅拌至PH为7，然后用纯水洗至中性，放入烘箱中130°C干燥3h，即得活化核桃壳吸附剂。
[0025]将本实施例制备得到的吸附剂进行活性测试，活性测试在Φ4πιπιΧ 10mm的固定床石英反应器中进行；反应条件为:C0S浓度500mg/Nm3、CS2浓度40mg/Nm3、H2S浓度600mg/Nm3、相对湿度49%、空速5000h \反应温度60°C，反应出口未检测到H2S、COS、CS2，且COS、CSjP H2S水解催化转化率结果见图2。活性炭对H2S可以保持90分钟100%的脱除效果，对032可以保持150分钟100%的脱除效果，对COS可以保持60分钟100%的脱除效果。
[0026]实施例3
本实施例所述同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法，具体包括以下步骤:
(I)将核桃壳洗净、切碎、烘干放入管式炉中，在氮气保护下以800°C焙烧Ih。
[0027](2)将步骤(I)制备得到的活性炭研磨至60目，然后水洗6遍至上清液无浑浊物悬浮，放入烘箱中在110°C下干燥2h。
[0028](3)将活性炭与2倍质量的KOH粉末混合，放入管式炉中在氮气保护下800°C焙烧2h。
[0029](4)将活化后的活性炭取出，加入0.2mol/LHN03溶液搅拌至PH为6，然后用纯水洗至中性，放入烘箱中150°C干燥2h，即得核桃壳吸附剂。
[0030]将本实施例制备得到的吸附剂进行活性测试，活性测试在Φ4πιπιΧ 10mm的固定床石英反应器中进行；反应条件为:C0S浓度500mg/Nm3、CS2浓度40mg/Nm3、H2S浓度600mg/Nm3、相对湿度49%、空速5000h \反应温度60°C，反应出口未检测到H2S、COS、CS2，且COS、CSjP H2S水解催化转化率结果见图3。活性炭对H2S可以保持180分钟100%的脱除效果，对032可以保持270分钟100%的脱除效果，对COS可以保持120分钟100%的脱除效果。
[0031]对比实施例1
本实施例所述以未经活化的核桃壳活性炭来脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳混合气体，具体包括以下步骤:
(1)将核桃壳洗净、切碎、烘干放入管式炉中，在氮气保护下以700°c焙烧Ih;
(2)将步骤(I)制备得到的活性炭研磨至60目，然后水洗4遍至上清液无浑浊物悬浮，放入烘箱中在110°C下干燥5h。
[0032]将本实施例制备得到的吸附剂进行活性测试，活性测试在Φ4πιπιΧ 100mm的固定床石英反应器中进行；反应条件为:C0S浓度500mg/Nm3、CS2浓度40mg/Nm3、H2S浓度600mg/Nm3、相对湿度49%、空速5000h \反应温度60°C，COS、CSjP H 2S水解催化转化率结果见图
4。活性炭对H2S可以保持30分钟100%的脱除效果，对CS^以保持60分钟100%的脱除效果，对COS在30分钟时已被穿透，且出口气浓度为进口浓度的32%。
[0033]对比实施例2 本实施例所述以市售活性炭来脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳混合气体，具体包括以下步骤:
将市售活性炭研磨至60目，然后水洗4遍至上清液无浑浊物悬浮，放入烘箱中在110°C下干燥5h。
[0034]将本实施例制备得到的吸附剂进行活性测试，活性测试在Φ4πιπιΧ 10mm的固定床石英反应器中进行；反应条件为:C0S浓度500mg/Nm3、CS2浓度40mg/Nm3、H2S浓度600mg/Nm3、相对湿度49%、空速5000h \反应温度60°C，COS、CSjP H 2S水解催化转化率结果见图
5。活性炭对H2S可以保持60分钟100%的脱除效果，对CS^以保持90分钟100%的脱除效果，对COS可以保持30分钟100%的脱除效果。
【主权项】
1.一种同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤: (1)将核桃壳洗净、粉碎，惰性气体保护下，在400~900°c下焙烧l~3h; (2)将步骤(I)制备得到的活性炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗4~6遍至上清液无浑浊物悬浮，在100~150°C下干燥2~5小时； (3)按干燥后的活性炭与KOH固体粉末质量比为1:1~1:5的比例将干燥后的活性炭与KOH固体粉末搅拌均匀后放入管式炉，在惰性气体保护下，500~900°C下焙烧1~3小时； (4)将焙烧后的活性炭取出，加入HNO3溶液搅拌至PH为6~7，再加入清水清洗，至活性炭变为中性； (5)将洗至中性的活性炭干燥后即得所需要的生物质活性炭。2.根据权利要求1所述的同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法，其特征在于:步骤(5)所述干燥的条件为100~150°C温度条件下干燥2~5小时。
【专利摘要】本发明公开一种同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法，属于大气污染控制技术领域。本发明所述方法对核桃壳进行处理后得到生物质活性炭吸附剂，可以同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳。本发明制备得到的吸附剂有着丰富的孔隙结构对硫化氢、羰基硫和二硫化碳有着良好的脱除效果，更适合于同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳混合气体，具有针对性。本发明方法简单，易操作，成本低。
【IPC分类】B01J20/20, B01J20/30, B01D53/02
【公开号】CN105107459
【申请号】CN201510544355
【发明人】李凯, 阮昊天, 王驰, 宁平, 汤立红, 刘贵, 宋辛
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月31日