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氧化銅復合脫硫劑及其制備方法和應用

文檔序號:29648684發布日期:2022-04-13 22:14來源:國知局
氧化銅復合脫硫劑及其制備方法和應用

1.本發明涉及氣體凈化脫硫領域,具體涉及一種氧化銅復合脫硫劑及其制備方法和應用。


背景技術:

2.天然氣、合成氣和煤制氣等工業氣體中均含有少量的硫化物,其中以無機硫h2s為主。h2s氣體的存在會腐蝕管路設備,毒害下游催化劑,給工業生產帶來安全隱患和經濟損失。h2s還會危害人的身體健康,當其體積濃度高于1000ppm時會使人中毒死亡。另外,h2s燃燒會形成硫氧化物,導致酸雨和霧霾。因此,不論是從工業生產的角度,還是從環境保護的角度出發,探尋經濟、高效的硫化氫脫除技術迫在眉睫。


技術實現要素:

3.為了解決現有技術中存在的上述問題和缺陷的至少一個方面,本發明的實施例提供了一種氧化銅復合脫硫劑及其制備方法和應用。
4.根據本發明的一個方面,提供了一種氧化銅復合脫硫劑的制備方法,其中,所述制備方法包括以下步驟:
5.對碳基材料進行氧化處理,得到氧化后的碳基材料;
6.提供銅鹽和鎂鹽的混合溶液,將氧化后的碳基材料浸漬到銅鹽和鎂鹽的混合溶液中;
7.將浸漬后的碳基材料進行干燥;
8.將干燥后的碳基材料在惰性氣氛下焙燒,得到氧化鎂和氧化銅共負載于碳基材料上的所述氧化銅復合脫硫劑。
9.根據本發明的另一方面,提供了一種氧化銅復合脫硫劑,其中,所述氧化銅復合脫硫劑包括碳基材料、氧化銅和氧化鎂,所述氧化銅復合脫硫劑是根據前述實施例中任一實施例所述的制備方法獲得的氧化鎂和氧化銅共負載于碳基材料上的氧化銅復合脫硫劑,所述氧化銅復合脫硫劑適用于在常溫下在無氧氣氛下脫除氣體中的硫化氫。
10.根據本發明的又一方面,提供了一種氧化銅復合脫硫劑的應用,所述氧化銅復合脫硫劑用于在常溫下脫除無氧氣體中的硫化氫,所述氧化銅復合脫硫劑是根據前述實施例中任一實施例所述的氧化銅復合脫硫劑,或所述氧化銅復合脫硫劑是根據前述實施例中任一實施例所述的制備方法獲得的。
11.根據本發明的氧化銅復合脫硫劑及其制備方法和應用具有以下優點中的至少一個:
12.(1)本發明的復合脫硫劑由于氧化鎂的存在(例如在碳基材料的表面形成異質界面)而提高了其在常溫下在微量氧或無氧氣氛下的脫硫效率;
13.(2)本發明的復合脫硫劑中的氧化銅能夠同時充當化學吸附劑和催化劑的作用,從而提高了氧化銅在常溫下在微量氧或無氧氣氛下的脫硫效率;
14.(3)本發明的制備方法的制備過程簡便、綠色環保、且具有明顯的成本優勢,因此本發明的復合脫硫劑具有很大的工業應用前景。
附圖說明
15.本發明的這些和/或其他方面和優點從下面結合附圖對優選實施例的描述中將變得明顯和容易理解,其中:
16.圖1示出了根據本發明的實施例的氧化銅復合脫硫劑的制備方法的流程圖;
17.圖2示出了根據本發明的實施例的氧化銅復合脫硫劑的透射電子顯微鏡(tem)照片;
18.圖3示出了根據本發明的實施例的氧化銅復合脫硫劑的氮氣吸脫附曲線;
19.圖4示出了根據本發明的實施例的氧化銅復合脫硫劑的孔徑分布圖。
具體實施方式
20.下面通過實施例,并結合附圖,對本發明的技術方案作進一步具體的說明。在說明書中,相同或相似的附圖標號指示相同或相似的部件。下述參照附圖對本發明實施方式的說明旨在對本發明的總體發明構思進行解釋,而不應當理解為對本發明的一種限制。
21.在本發明的實施例中,提供了選擇性催化氧化法。該選擇性催化氧化法適用于含氧工藝氣氛中h2s氣體的脫除,可以將h2s選擇性氧化生成單質硫,實現硫的資源化利用,而且催化劑具有較高的工作硫容。例如,可以采用na2co3改性的石墨烯氣凝膠作為催化劑,其在常溫下的最高硫容可達3.19g s/g。然而,目前許多工業生產過程是在厭氧條件下進行的,比如煤制天然氣、煤制乙烯、合成氨等工藝。氧氣的引入不僅會給工業生產帶來安全隱患,而且可能會導致下游的催化劑氧中毒,給工業生產造成極大的經濟損失。因此,發展無氧氣氛下的高效脫硫技術也是非常重要的。
22.在本發明的實施例中,提供了金屬氧化物化學吸附法。金屬氧化物化學吸附法是利用金屬與硫之間的強鍵合作用將h2s氣體進行脫除,可適用于無氧氣氛中h2s氣體的脫除。常用的金屬氧化物脫硫劑包括cuo、fe2o3和zno等。氧化銅由于和h2s之間具有很強的鍵合作用,被廣泛應用于h2s氣體的精脫除。然而,受反應動力學因素的影響,傳統體相氧化銅脫硫劑在常溫條件下的脫硫活性非常低,從而導致其工作硫容非常低。低的工作硫容會導致脫硫劑在實際應用中頻繁更換、大幅度增加工業脫硫的成本,也因此極大地限制了其在工業中的應用。
23.在本發明的實施例中,還提供了將cuo制備成多孔納米結構或將其負載在多孔材料上的方法,以提高其常溫脫硫活性。前者所制備脫硫劑的工作硫容雖然很高,但通常其制備工藝比較繁瑣、脫硫劑經濟性差。負載型脫硫劑主要是利用多孔材料較高的比表面積促進cuo顆粒分散,抑制其團聚;利用其發達的孔隙結構促進脫硫過程中的傳質和脫硫產物的存儲。該類脫硫劑制備簡單,成本低,工業應用潛能巨大。但局限于載體本身固有的框架結構,該類脫硫劑中活性組分的負載量有限,這導致脫硫劑雖然活性組分的利用率很高,但是其工作硫容仍然很低。
24.在一示例中,將10wt%-30wt%的cuo負載在介孔分子篩msu-1上,以用于在甲烷氣氛中h2s氣體的脫硫,其中cuo的最佳負載量為20wt%,其工作硫容為19.4mg/g。在另一示例
中,將10wt%的cuo負載在活性炭上,以用于n2氣氛中h2s氣體的脫硫,其中脫硫劑的最高硫容也僅有28mg/g。在又一示例中,將cuo負載在有序介孔碳泡沫上,以用于h2s氣體的脫除,其最高硫容也僅為27.8mg/g。因此,上述示例中的cuo脫硫劑的工作硫容都很低,無法滿足工業應用的需求。
25.在本發明的另一實施例中,提供了一種氧化銅復合脫硫劑的制備方法。該制備方法以碳基材料為載體并對碳基材料進行氧化處理,再浸漬到銅鹽和鎂鹽的混合溶液中,經過干燥處理,最后經過惰性氣氛焙燒得到脫硫劑。本發明的實施例的制備方法利用碳基材料表面的含氧物種作為氧源,引入氧化鎂以將其激活形成活性氧物種,從而使硫化氫發生氧化反應,而且氧化鎂能夠促進氧化銅在碳基材料載體上的分散,因而增加了氧化銅復合脫硫劑在微量氧或無氧氣氛下的脫硫效率。
26.具體地,如圖1所示,本發明的氧化銅復合脫硫劑的制備方法包括以下步驟:
27.對碳基材料進行氧化處理,得到氧化后的碳基材料;
28.提供銅鹽和鎂鹽的混合溶液(作為氧化銅和氧化鎂的前驅體),將氧化后的碳基材料浸漬到銅鹽和鎂鹽的混合溶液中;
29.將浸漬后的碳基材料進行干燥;
30.將干燥后的碳基材料在惰性氣氛(優選地氮氣和氬氣中的任一種或它們的組合,例如流速為100-150ml/min)下(例如放置在管式爐中)焙燒,得到氧化鎂和氧化銅共負載于碳基材料上的所述氧化銅復合脫硫劑。
31.在一示例中,碳基材料包括活性炭、氧化石墨、石墨烯和碳納米管中的任一種或它們的任意組合。本發明的實施例優選地采用活性炭作為載體,因為活性炭的成本更低,并且更易獲取。
32.在一示例中,對碳基材料進行氧化處理使得碳基材料的表面碳被氧化,并且所述氧化后的碳基材料的表面形成表面氧物種。表面氧物種能夠作為氧源,以允許氧化銅在微量氧或無氧氣氛下實現氧化脫硫的目的。具體地,表面氧物種包括化學吸附氧、羧基、酯基、羰基、醌基和酸酐中的任一種或它們的任意組合。
33.在焙燒過程中,氧化鎂(mgo)與碳基材料的表面碳反應形成mg-o-c異質界面。mg-o-c異質界面是激活碳基材料表面氧物種的關鍵,這是由于mg和c之間電負性的差異導致mg-o-c異質界面在脫硫過程中促進碳基材料表面c-o/c=o的斷裂,使之形成活性氧物種,進而將h2s氧化。
34.需要注意的是,氧化銅(cuo)也會與碳基材料的表面碳形成cu-o-c異質界面,并且cu-o-c異質界面也會激活碳基材料表面的氧物種。然而,cuo在常溫條件下會與h2s反應生成cus,cus不具備激活碳基材料(例如活性炭)表面氧物種的作用,而mgo與h2s在常溫條件下不發生化學反應,故其在脫硫過程中可持續激活表面氧物種。
35.在一示例中,對碳基材料進行氧化處理包括以下步驟:
36.將碳基材料浸漬到濃硝酸溶液中,并靜置8-10小時;
37.將氧化后的碳基材料(例如在110-120℃下,再例如放置在烘箱中)干燥(優選地5-15小時,更優選地8-10小時)。
38.具體地,碳基材料與濃硝酸溶液的比例為1g:4-10ml(優選地為1g:5-8ml),濃硝酸溶液的濃度為8-15mol/l(優選地為10-12mol/l)。本發明的實施例中的濃硝酸的主要作用
是將碳基材料表面碳氧化,使其具有更多的表面氧物種。本發明的實施例主要是利用碳基材料(例如活性炭)表面的氧物種作為氧源,通過將其激發為活性氧物種將h2s氧化成單質硫,從而使碳基材料負載的cuo復合脫硫劑在微量氧或無氧氣氛中兼具反應吸附和催化氧化兩種脫硫機制,進而大幅度提高脫硫劑的脫硫性能。因此,碳基材料表面需要含有充足的氧物種。但也要注意,碳基材料表面氧物種的數量不是越多越好,數量過多會導致碳基材料比表面積和孔隙減小,不利于活性組分(具體地,氧化銅)的負載以及脫硫過程中的傳質,從而導致脫硫性能的下降。因此,本發明的實施例需要嚴格控制濃硝酸的加入量,進而控制碳基材料表面氧物種的含量。
39.具體地,在干燥處理前,采用去離子水清洗靜置后的碳基材料3-4次。在干燥處理后,對碳基材料進行研磨、篩分,選擇粒徑為40-80目的顆粒,稱取適量備用。
40.在一示例中,銅鹽和鎂鹽的混合溶液通過如下方式提供:稱取適量的(例如水溶性)銅鹽和(例如,水溶性)鎂鹽,將其溶解于去離子水中,得到銅鹽和鎂鹽的混合溶液。具體地,銅鹽和鎂鹽的質量之和與去離子水的比例為1g:4-8ml(優選地,1g:5-6ml)。
41.在一示例中,銅鹽包括氯化銅和硝酸銅中的任一種或其組合。在一示例中,鎂鹽包括氯化鎂、硝酸鎂和乙酸鎂中的任一種或其任意組合。本發明的實施例采用不同的銅鹽和鎂鹽會導致脫硫劑的脫硫性能略有不同,這是由于它們分解溫度的不同致使脫硫劑中cuo和mgo分散性不同導致的。
42.在一示例中,在超聲的條件下將氧化后的碳基材料浸漬到銅鹽和鎂鹽的混合溶液中。具體地,超聲處理的時間范圍為10-60分鐘(min),優選地20-30min,以使其充分浸漬。
43.在一示例中,將浸漬后的碳基材料置于微波烘箱中并在30-50℃下干燥10-12小時,微波功率設置為300-400w。使用微波烘箱可以在干燥的同時分散反應物料,以有利于提高后期的脫硫效率??商娲?,將浸漬后的碳基材料置于真空烘箱中并在30-50℃下干燥10-12小時。
44.在一示例中,在300-350℃的條件(例如以1-2℃/min的升溫速度)下,將干燥后的碳基材料在惰性氣氛下焙燒1-5小時(優選地2-3小時)。本發明的發明人發現,焙燒溫度不能太高(例如,高于350℃),如果太高,金屬氧化物會被還原而無法進行脫硫反應;焙燒溫度也不能太低(例如,低于300℃),如果太低,前驅體鹽(例如,銅鹽或鎂鹽)不能完全分解,且氧化鎂不易與碳基材料的表面碳形成異質界面。
45.在本發明的又一實施例中,提供了一種氧化銅復合脫硫劑。該氧化銅復合脫硫劑包括碳基材料、氧化銅和氧化鎂,其中氧化銅和氧化鎂共負載于碳基材料上。所述氧化銅復合脫硫劑是根據前述實施例中任一實施例所述的制備方法獲得的。所述氧化銅復合脫硫劑適用于在常溫下(例如在微量氧或無氧氣氛下)脫除氣體中的硫化氫。
46.在一示例中,所述氧化銅復合脫硫劑包括形成于碳基材料表面上的mg-o-c異質界面。mg-o-c異質界面促使碳基材料表面的c-o鍵或c=o鍵斷裂并形成活性氧物種,所述活性氧物種使得硫化氫發生氧化反應,以實現脫硫效果。
47.本發明的脫硫劑實現了較高的脫硫效率,例如對h2s的吸附量為50-150mg/g吸附劑。該脫硫劑的高工作硫容歸因于碳基材料表面的氧物種、mgo和cuo三者之間的協同作用。表面氧物種為硫化氫氧化提供氧源。mgo除為h2s解離提供堿性環境外,其與碳基材料表面形成的mg-o-c異質界面在脫硫過程中促進碳基材料(例如活性炭)表面c-o/c=o的斷裂,使
之激活并形成活性氧物種,進而將h2s氧化。cuo在本發明的實施例中具有兩種作用。其一是,在脫硫反應初期,cuo與h2s反應生成的產物cus會被激發的活性氧物種進一步氧化生成cuo和單質硫,因此cuo在該過程中充當催化劑的作用,該過程持續到碳基材料表面活性氧物種被完全耗盡。其二是,在脫硫反應后期,cuo充當化學吸附劑與h2s反應生成cus。綜上,本發明的實施例的脫硫劑實現了較高的吸附效率,甚至可媲美具有多孔納米結構的復合金屬氧化物脫硫劑。
48.在一示例中,本發明的脫硫劑的脫硫性能通過動態固定床進行測試。具體操作如下:將適量脫硫劑裝填于u型管反應器內,反應器內徑為6mm,樣品裝填高度為2cm。實驗開始前,用濕n2吹掃樣品1.5小時(h)進行預濕(n2以鼓泡的方式通過水飽和器),h2s和n2混合氣體經氣體混合器充分混合后以鼓泡的方式通過水飽和器,然后通入u型管反應器。進氣口硫化氫濃度為850mg/m3,氣體流量為100ml/min,實驗溫度為30℃,實驗壓力為常壓。出氣口硫化氫濃度為0.15mg/m3時停止實驗,記錄不同時間下的尾氣濃度。
49.在一示例中,所述氧化銅復合脫硫劑中的氧化銅和氧化鎂的總負載量為20wt%,其中氧化銅的總負載量為2-18wt%(優選地12-16wt%,更優選地15wt%),氧化鎂的總負載量為2-18wt%(優選地4-8wt%,更優選地5wt%)。
50.本發明的實施例需要控制氧化鎂的總負載量。本發明的實施例中的mgo為h2s解離提供堿性環境,以促進h2s解離,進而便于發生脫硫反應。而且,本發明實施例中的mgo與碳基材料表面(例如表面碳)形成的異質結構是激活碳基材料表面氧物種的關鍵。因此,需要提供適量的鎂鹽以形成異質界面。然而,過量的氧化鎂會發生團聚以減少異質界面的形成。所以還需要保持mgo的高分散性,使之盡可能多的與碳基材料表面形成異質界面,才能更高效的激發活性炭表面的氧物種。mgo的分散性主要通過其負載量進行控制,因而需要控制氧化鎂的總負載量。
51.本發明的實施例的脫硫劑的工作硫容與氧化銅的負載量有關。具體地,隨著氧化銅的負載量的提高,脫硫劑的工作硫容先增加后減小。這是因為,一開始氧化銅這一活性成分含量少,故隨著氧化銅負載量的提高工作硫容呈現增加趨勢;但隨著氧化銅負載量的進一步增加,過多的氧化銅會團聚到一起,故工作硫容呈現減小趨勢。
52.在一示例中,所述氧化銅復合脫硫劑的比表面積為450-600m2/g,總孔體積為0.1-0.5cm3/g,其中微孔的比表面積為400-550m2/g,微孔體積為0.1-0.5cm3/g。
53.在本發明的又另一實施例中,提供了一種氧化銅復合脫硫劑的應用,所述氧化銅復合脫硫劑用于在常溫下在微量氧或無氧氣氛下脫除氣體(例如煤制氣、合成氣、天然氣或沼氣等)中的硫化氫。所述氧化銅復合脫硫劑是根據前述實施例中任一實施例所述的氧化銅復合脫硫劑,或所述氧化銅復合脫硫劑是根據前述實施例中任一實施例所述的制備方法獲得的。
54.在一示例中,在常溫下脫除氣體中的硫化氫的過程中,mg和c之間電負性差異導致氧化銅復合脫硫劑中的mg-o-c異質界面促使碳基材料表面的c-o鍵或c=o鍵斷裂并形成活性氧物種,所述活性氧物種使得硫化氫發生氧化反應。在脫硫反應初期,cuo與h2s反應生成的產物cus會被激發的活性氧物種進一步氧化生成cuo和單質硫,因此cuo在該過程中充當催化劑的作用,該過程持續到碳基材料表面活性氧物種被完全耗盡;在脫硫反應后期,cuo充當化學吸附劑與h2s反應生成cus。因此,本發明的脫硫劑的應用能夠在微量氧或無氧氣
氛下高效地脫除氣體中的硫化氫。
55.下面將以活性炭為具體實施例并結合附圖來進行詳細描述。本領域技術人員應了解,本發明不限于所述具體實施例,可以在了解本發明的構思后進行合理的修改。
56.實施例1
57.將5g活性炭顆粒浸漬到30ml濃硝酸(12mol/l)中,靜置8h。將氧化后的活性炭采用去離子水清洗三次,然后放置烘箱中100℃干燥8h。將干燥后的活性炭顆粒研磨,篩選尺寸為40-80目的顆粒備用;稱取0.12g三水合硝酸銅和1.92g四水合乙酸鎂溶于9ml去離子水中,攪拌至完全溶解得到混合溶液;稱取上述1.6g備用活性炭顆粒加入到該混合溶液中,超聲浸漬20min;將超聲后的活性炭放置在微波干燥箱中,溫度設置為35℃,干燥10h,微波功率為350w;最后將干燥后的混合物置于管式爐中,在n2氣氛下350℃焙燒2h,升溫速率設置為2℃/min,n2流速為150ml/min,得到所需脫硫劑。
58.以上述方法制備的脫硫劑,cuo的質量分數為2%,mgo的質量分數為18%。當出口h2s濃度達到0.15mg/m3時,所制備脫硫劑的穿透硫容達到50mg/g脫硫劑。
59.實施例2
60.將5g活性炭顆粒浸漬到30ml濃硝酸(12mol/l)中,靜置8h。將氧化后的活性炭采用去離子水清洗三次,然后放置烘箱中100℃干燥8h。將干燥后的活性炭顆粒研磨,篩選尺寸為40-80目的顆粒備用;稱取0.91g三水合硝酸銅和0.53g四水合乙酸鎂溶于8ml去離子水中,攪拌至完全溶解得到混合溶液;稱取上述1.6g備用活性炭顆粒加入到該混合溶液中,超聲浸漬25min;將超聲后的活性炭放置在微波干燥箱中,溫度設置為40℃,干燥9h,微波功率為300w;最后將干燥后的混合物置于管式爐中,在n2氣氛下350℃焙燒2h,升溫速率設置為1℃/min,n2流速為100ml/min,得到所需脫硫劑。
61.以上述方法制備的脫硫劑,cuo的質量分數為15%,mgo的質量分數為5%。當出口h2s濃度達到0.15mg/m3時,所制備脫硫劑的穿透硫容達到150mg/g脫硫劑。
62.圖2示出了該樣品的tem圖片。從圖2看出,cuo和mgo均勻分散在活性炭載體上,且其納米顆粒尺寸在4-8nm之間。圖3示出了該樣品的氮氣吸脫附曲線。該吸附曲線為i型吸附曲線,這表明所制備的脫硫劑主要以微孔為主。脫硫劑的比表面積為565m2/g,總孔體積為0.31cm3/g。其中微孔比表面積為516m2/g,微孔體積為0.23cm3/g。圖4示出了該樣品的孔徑分布圖,脫硫劑的微孔孔徑主要分布在0.65nm、0.9nm和1.8nm。除微孔外,脫硫劑中還有少量介孔的存在。
63.實施例3
64.將5g活性炭顆粒浸漬到30ml濃硝酸(12mol/l)中,靜置8h。將氧化后的活性炭采用去離子水清洗三次,然后放置烘箱中100℃干燥8h。將干燥后的活性炭顆粒研磨,篩選尺寸為40-80目的顆粒備用;稱取1.1g三水合硝酸銅和0.21g四水合乙酸鎂溶于8ml去離子水中,攪拌至完全溶解得到混合溶液;稱取上述1.6g備用活性炭顆粒加入到該混合溶液中,超聲浸漬25min;將超聲后的活性炭放置在微波干燥箱中,溫度設置為35℃,干燥10h,微波功率為350w;最后將干燥后的混合物置于管式爐中,在n2氣氛下350℃焙燒2h,升溫速率設置為1℃/min,n2流速為150ml/min,得到所需脫硫劑。
65.以上述方法制備的脫硫劑,cuo的質量分數為18%,mgo的質量分數為2%。當出口h2s濃度達到0.15mg/m3時,所制備脫硫劑的穿透硫容達到95mg/g脫硫劑。
66.實施例4
67.將5g活性炭顆粒浸漬到30ml濃硝酸(12mol/l)中,靜置8h。將氧化后的活性炭采用去離子水清洗三次,然后放置烘箱中100℃干燥8h。將干燥后的活性炭顆粒研磨,篩選尺寸為40-80目的顆粒備用;稱取0.64g二水合氯化銅和0.53g四水合乙酸鎂溶于6ml去離子水中,攪拌至完全溶解得到混合溶液;稱取上述1.6g備用活性炭顆粒加入到該混合溶液中,超聲浸漬20min;將超聲后的活性炭放置在微波干燥箱中,溫度設置為35℃,干燥10h,微波功率為350w;最后將干燥后的混合物置于管式爐中,在n2氣氛下350℃焙燒2h,升溫速率設置為2℃/min,n2流速為150ml/min,得到所需脫硫劑。
68.以上述方法制備的脫硫劑,cuo的質量分數為15%,mgo的質量分數為5%。當出口h2s濃度達到0.15mg/m3時,所制備脫硫劑的穿透硫容達到135mg/g脫硫劑。
69.實施例5
70.將5g活性炭顆粒浸漬到30ml濃硝酸(12mol/l)中,靜置8h。將氧化后的活性炭采用去離子水清洗三次,然后放置烘箱中100℃干燥8h。將干燥后的活性炭顆粒研磨,篩選尺寸為40-80目的顆粒備用;稱取0.91g三水合硝酸銅和0.64g六水合硝酸鎂溶于7ml去離子水中,攪拌至完全溶解得到混合溶液;稱取上述1.6g備用活性炭顆粒加入到該混合溶液中,超聲浸漬20min;將超聲后的活性炭放置在微波干燥箱中,溫度設置為35℃,干燥10h,微波功率為350w;最后將干燥后的混合物置于管式爐中,在n2氣氛下350℃焙燒2h,升溫速率設置為2℃/min,n2流速為150ml/min,得到所需脫硫劑。
71.以上述方法制備的脫硫劑,cuo的質量分數為15%,mgo的質量分數為5%。當出口h2s濃度達到0.15mg/m3時,所制備脫硫劑的穿透硫容達到140mg/g脫硫劑。
72.實施例6
73.將5g活性炭顆粒浸漬到50ml濃硝酸(12mol/l)中,靜置8h。將氧化后的活性炭采用去離子水清洗三次,然后放置烘箱中100℃干燥8h。將干燥后的活性炭顆粒研磨,篩選尺寸為40-80目的顆粒備用;稱取0.91g三水合硝酸銅和0.53g四水合乙酸鎂溶于8ml去離子水中,攪拌至完全溶解得到混合溶液;稱取上述1.6g備用活性炭顆粒加入到該混合溶液中,超聲浸漬25min;將超聲后的活性炭放置在微波干燥箱中,溫度設置為40℃,干燥9h,微波功率為300w;最后將干燥后的混合物置于管式爐中,在n2氣氛下350℃焙燒2h,升溫速率設置為1℃/min,n2流速為100ml/min,得到所需脫硫劑。
74.以上述方法制備的脫硫劑,cuo的質量分數為15%,mgo的質量分數為5%。當出口h2s濃度達到0.15mg/m3時,所制備脫硫劑的穿透硫容達到105mg/g脫硫劑。
75.綜上,本發明的實施例利用氧化鎂激活了碳基材料表面的氧物種,從而利于硫化氫利用該氧物種發生氧化反應;氧化鎂有助于促進氧化銅在碳基材料表面的分散,從而利于提高氧化銅的脫硫效率;氧化銅在常溫還原性氣氛中的脫硫過程中可以同時作為催化劑和化學吸附劑,以進一步提高脫硫效率。本發明的實施例特別適用于煤制氣、天然氣、沼氣和合成氣等含有微量氧或無氧工業氣體中h2s氣體的脫除。
76.雖然本總體發明構思的一些實施例已被顯示和說明,本領域普通技術人員將理解,在不背離本總體發明構思的原則和精神的情況下,可對這些實施例做出改變,本發明的范圍以權利要求和它們的等同物限定。
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