本發(fā)明涉及一種硫化氫吸附劑及其制備方法，屬于廢氣治理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著石油化工工業(yè)的飛速發(fā)展，人民生活水平的不斷提高，天然氣、焦?fàn)t氣、煤氣越來越多的用作石油化工的原料、民用和工業(yè)撰料。這些氣體中都含有一定數(shù)量的硫化氫和有機硫。硫化氫是自然界中一種豐富的潛在資源，具有強烈的臭雞蛋氣味，在濕熱條件下會腐蝕設(shè)備和管道，縮短設(shè)備使用壽命，甚至有可能造成重大事故，是大氣污染物中毒性很大的污染之一。原料氣中的硫化物能使化學(xué)反應(yīng)的催化劑中毒、腐蝕設(shè)備管道、影響產(chǎn)品質(zhì)量h2s及其燃燒產(chǎn)物so2是導(dǎo)致大氣污染，形成酸雨的主要主要污染源，這些工業(yè)裝置弛放氣排入大氣嚴(yán)重地危害人體健康、污染環(huán)境。因此，都需要脫除硫化物。其中，最主要的是硫化氫。

目前，脫除h2s的方法很多，按脫硫效果，可分為粗脫、半精脫和精脫；按工藝可分為：再生溶劑吸收脫硫、固定床吸附脫硫、膜分離方法脫硫、生物脫硫、以及物理場脫硫等；根據(jù)脫除方法的特點可分為吸收法、吸附法、氧化法、生物法、脈沖電暈法等；依據(jù)物質(zhì)所處的狀態(tài)又可分為濕法和干法兩大類。干法脫硫常用于低含硫氣體處理。目前，國內(nèi)外常用的干法脫硫劑有高溫干法脫硫劑和常溫干法脫硫劑。對于高溫脫硫劑國內(nèi)開發(fā)較少，其中最主要的問題是：能耗大和脫硫劑粉化、再生問題。

常用的脫除h2s的吸附劑有氧化鋅、氧化鐵、活性炭、分子篩等大顆粒吸附劑，其各有利弊。氧化鋅脫硫劑以其脫硫精度高、使用簡便、性能穩(wěn)定可靠、硫容高而占據(jù)著重要地位，zno吸附劑的主要缺點是不能通過氧化就地再生，須更換新的吸附劑；因為再生中吸附劑表面會因燒結(jié)而明顯減少，機械強度也大大降低。氧化鐵脫硫劑是一種傳統(tǒng)的氣體凈化材料，由于其資源豐富、價格低廉而得到廣泛應(yīng)用，在常溫下有良好的脫硫功能，然而在高溫下吸附效率低，且吸附后的產(chǎn)物不易再生，不可循環(huán)使用?；钚蕴坎牧鲜怯墒⒕Ш蜔o定形炭構(gòu)成的一種黑色多孔固體，孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)，具有巨大的比表面積，對氣體、溶液中的無機或有機物質(zhì)及膠體顆粒等都有很強的吸附能力，活性炭吸附處理工藝存在的問題是活性炭遇水受潮后容易板結(jié)，比表面積大大減少，從而影響到處理效果。當(dāng)然，活性炭表面吸附過多的污染物之后，其效能也會降低，到一定程度時就必須更換、再生。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中硫化氫吸附劑的問題，本發(fā)明提供一種硫化氫吸附劑及其制備方法，本發(fā)明硫化氫吸附劑利用鎂鋁水滑石為前軀體制備的鎂鋁復(fù)合氧化物脫硫吸附劑，鎂鋁水滑石為陰離子型層狀化合物,層間具有可交換的陰離子，具有弱堿性；鎂鋁水滑石具有類似于水鎂石[mg(oh)2]的正八面體結(jié)構(gòu)，鎂鋁水滑石焙燒脫去層間水、陰離子形成復(fù)合鋁鎂金屬氧化物吸附劑，具有比表面積大、熱穩(wěn)定性高、抗燒結(jié)能力好的特點，鋁鎂金屬離子可以達(dá)到分子和原子級的分散，可作為吸附處理工業(yè)廢氣硫化氫氣體的吸附劑。

一種硫化氫吸附劑，化學(xué)式為mg1-xalxom，其中0.2≤x≤0.34，2≤m≤6。

所述硫化氫吸附劑的制備方法，具體步驟如下：

(1)將鎂鹽和鋁鹽溶解于去離子水中得到混合鹽溶液a；其中鎂鹽為硝酸鎂、硫酸鎂或氯化鎂，鋁鹽為硝酸鋁、硫酸鋁或氯化鋁；

(2)配制混合堿溶液b，其中混合堿溶液b為氨水、碳酸氫鈉、氫氧化鈉、碳酸鈉的兩種以上混合堿溶液；

(3)在攪拌條件下，將步驟(2)的混合堿溶液b與步驟(1)的混合鹽溶液a分別逐滴滴入去離子水中使體系的ph值在9～11得到微乳液c；

(4)將步驟(3)的微乳液c置于溫度為60～80℃條件下陳化反應(yīng)16～18h，固液分離，固體水洗至中性，干燥、粉碎即得鎂鋁水滑石前軀體[mg2+1-xalx3+(oh)2]x+(co32-)x·mh2o；其中x為al3+的物質(zhì)量與(mg2++al3+)的總物質(zhì)量的比值，0.2≤x≤0.34；m為結(jié)晶水?dāng)?shù)量，2≤m≤6；

(5)將步驟(4)鎂鋁水滑石前軀體[mg2+1-xalx3+(oh)2]x+(co32-)x·mh2o勻速升溫至溫度為450℃～650℃并恒溫焙燒4～8h，研磨、篩分即得硫化氫吸附劑mg1-xalxom。

所述步驟(1)混合鹽溶液a中al3+的摩爾量與mg2++al3+的總摩爾量的比為(0.2～0.34):1。

所述步驟(2)混合堿溶液b中oh-離子摩爾量為mg2++al3+的總摩爾量的2倍。

所述步驟(3)攪拌速率為90～120rpm。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明的硫化氫吸附劑為鎂鋁水滑石前軀體高溫焙燒生成的焙燒態(tài)水滑石mg1-xalxom，具有比表面積大、熱穩(wěn)定性高、抗燒結(jié)能力好的特點，鋁鎂金屬離子可以達(dá)到分子和原子級的分散，很強的陰離子選擇性，可以通過吸附水中的陰離子恢復(fù)層狀結(jié)構(gòu)；

(2)本發(fā)明的硫化氫吸附劑可在30℃～200℃的溫度范圍內(nèi)吸附硫化氫氣體，適用溫度范圍廣；

(3)本發(fā)明的硫化氫吸附劑制備方法簡單易行，吸附性能優(yōu)越于活性炭，氧化鋁等吸附材料，且成本低廉。

附圖說明

圖1為硫化氫吸附劑a1的xrd圖譜。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。

實施例1：本實施例的硫化氫吸附劑，化學(xué)式為mg0.8al0.2o1.1；

所述硫化氫吸附劑的制備方法，具體步驟如下：

(1)將鎂鹽(硝酸鎂)和鋁鹽(硝酸鋁)溶解于去離子水中得到混合鹽溶液a；其中混合鹽溶液a中al3+的摩爾量與mg2++al3+的總摩爾量的比為0.2:1；

(2)配制混合堿溶液b，其中混合堿溶液b為氫氧化鈉和碳酸鈉的混合堿溶液，混合堿溶液b中oh-離子摩爾量為mg2++al3+的總摩爾量的2倍；

(3)在攪拌速率為90rpm條件下，將步驟(2)的混合堿溶液b與步驟(1)的混合鹽溶液a分別逐滴滴入去離子水中使體系的ph值在9～9.5得到微乳液c；

(4)將步驟(3)的微乳液c置于溫度為60℃條件下陳化反應(yīng)16h，固液分離，固體水洗至中性，干燥、粉碎即得鎂鋁水滑石前軀體[mg2+0.8al0.23+(oh)2](co32-)0.1·3h2o；

(5)將步驟(4)鎂鋁水滑石前軀體[mg2+0.8al0.23+(oh)2](co32-)0.1·3h2o勻速升溫至溫度為500℃并恒溫焙燒4h，研磨、篩分即得硫化氫吸附劑a1、a2、a3、a4、a5；

硫化氫吸附劑a1的xrd圖譜見圖1所示；

本實施例鎂鋁水滑石前軀體[mg2+0.8al0.23+(oh)2](co32-)0.1·3h2o，取5g本實施例的硫化氫吸附劑經(jīng)研磨、篩分得到40～60目的硫化氫吸附劑a1、a2、a3、a4、a5放入固定床反應(yīng)器中，在空速為3000h-1，混合氣含有70％的n2和1000mg/m3的h2s條件下，當(dāng)出口濃度高于進口濃度的95％時計算吸附容量；測得硫化氫吸附劑a1、a2、a3、a4、a5的吸附容量(見表1)；

表1



從表1可知，硫化氫吸附劑a1、a2、a3、a4、a5的吸附容量均高達(dá)20mg/g左右。

本實施例的硫化氫吸附劑a1、a2、a3、a4、a5吸附飽和后，置于濃度為1mol/l的碳酸鈉溶液中，浸泡12h后固液分離，固體沉淀置于溫度為500℃焙燒5h即得再生硫化氫吸附劑a1、a2、a3、a4、a5；再生硫化氫吸附劑a1、a2、a3、a4、a5的吸附容量分別為18.9mg/g、19.2mg/g、17.8mg/g、17.7mg/g、17.5mg。

實施例2：本實施例的硫化氫吸附劑，化學(xué)式為mg0.72al0.28o1.14。

所述硫化氫吸附劑的制備方法，具體步驟如下：

(1)將鎂鹽(硫酸鎂)和鋁鹽(硫酸鋁)溶解于去離子水中得到混合鹽溶液a；其中混合鹽溶液a中al3+的摩爾量與mg2++al3+的總摩爾量的比為0.28:1

(2)配制混合堿溶液b，其中混合堿溶液b為氨水、碳酸氫鈉和氫氧化鈉的混合堿溶液，其中混合堿溶液b中oh-離子摩爾量為mg2++al3+的總摩爾量的2倍；

(3)在攪拌速率120rpm條件下，將步驟(2)的混合堿溶液b與步驟(1)的混合鹽溶液a分別逐滴滴入去離子水中使體系的ph值在9.5～10.0得到微乳液c；

(4)將步驟(3)的微乳液c置于溫度為70℃條件下陳化反應(yīng)17h，固液分離，固體水洗至中性，干燥、粉碎即得鎂鋁水滑石前軀體[mg2+1-xalx3+(oh)2]x+(co32-)x·mh2o；(5)將步驟(4)鎂鋁水滑石前軀體[mg2+1-xalx3+(oh)2]x+(co32-)x·mh2o勻速升溫至溫度為450℃并恒溫焙燒4h，研磨、篩分即得硫化氫吸附劑b1、b2、b3、b4、b5；

取5g本實施例的硫化氫吸附劑經(jīng)研磨、篩分得到40～60目的硫化氫吸附劑b1、b2、b3、b4、b5放入固定床反應(yīng)器中，在空速為3000h-1，混合氣含有70％的n2和1000mg/m3的h2s條件下，當(dāng)出口濃度高于進口濃度的95％時計算吸附容量；測得硫化氫吸附劑b1、b2、b3、b4、b5的吸附容量(見表2)；

表2



從表2可知，硫化氫吸附劑b1、b2、b3、b4、b5的吸附容量均高達(dá)33mg/g左右，本實施例的硫化氫吸附劑b1、b2、b3、b4、b5吸附飽和后，置于濃度為1mol/l的碳酸鈉溶液中，浸泡12h后固液分離，固體沉淀置于溫度為500℃焙燒5h即得再生硫化氫吸附劑b1、b2、b3、b4、b5；再生硫化氫吸附劑b1、b2、b3、b4、b5的吸附容量分別為30.1mg/g、30.5mg/g、29.5mg/g、27.6mg/g、30.3mg/g。

實施例3：本實施例的硫化氫吸附劑，化學(xué)式為mg0.64al0.36o1.18。

所述硫化氫吸附劑的制備方法，具體步驟如下：

(1)將鎂鹽(氯化鎂)和鋁鹽(氯化鎂)溶解于去離子水中得到混合鹽溶液a；其中混合鹽溶液a中al3+的摩爾量與mg2++al3+的總摩爾量的比為0.34:1；

(2)配制混合堿溶液b，其中混合堿溶液b為碳酸鈉、碳酸氫鈉和氫氧化鈉的混合堿溶液，其中混合堿溶液b中oh-離子摩爾量為mg2++al3+的總摩爾量的2倍；

(3)在攪拌速率為150rpm條件下，將步驟(2)的混合堿溶液b與步驟(1)的混合鹽溶液a分別逐滴滴入去離子水中使體系的ph值在10.0～11.0得到微乳液c；

(4)將步驟(3)的微乳液c置于溫度為80℃條件下陳化反應(yīng)18h，固液分離，固體水洗至中性，干燥、粉碎即得鎂鋁水滑石前軀體[mg2+1-xalx3+(oh)2]x+(co32-)x·3h2o；(5)將步驟(4)鎂鋁水滑石前軀體[mg2+1-xalx3+(oh)2]x+(co32-)x·3h2o勻速升溫至溫度為500℃并分別恒溫焙燒4h，研磨、篩分即得硫化氫吸附劑c1、c2、c3、c4、c5；

取5g本實施例的硫化氫吸附劑經(jīng)研磨、篩分得到40～60目的硫化氫吸附劑c1、c2、c3、c4、c5放入固定床反應(yīng)器中，在空速為3000h-1，混合氣含有70％的n2和1000mg/m3的h2s條件下，當(dāng)出口濃度高于進口濃度的95％時計算吸附容量；測得硫化氫吸附劑c1、c2、c3、c4、c5的吸附容量(見表3)；

表3



從表3可知，硫化氫吸附劑c1、c2、c3、c4、c5的吸附容量均高達(dá)45gm/g左右。

本實施例的硫化氫吸附劑c1、c2、c3、c4、c5吸附飽和后，置于濃度為1mol/l的碳酸鈉溶液中，浸泡12h后固液分離，固體沉淀置于溫度為500℃焙燒5h即得再生硫化氫吸附劑c1、c2、c3、c4、c5；再生硫化氫吸附劑c1、c2、c3、c4、c5的吸附容量分別為40.1mg/g、39.7mg/g、38.4mg/g、39.5mg/g、40.5mg/g。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種硫化氫吸附劑及其制備方法，屬于廢氣治理技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明硫化氫吸附劑化學(xué)式為Mg1?xAlxOm，其中0.2≤x≤0.34，2≤m≤6；本發(fā)明的硫化氫吸附劑通過焙燒鎂鋁二元水滑石前驅(qū)體制備而得。本發(fā)明鎂鋁水滑石焙燒脫去層間水、陰離子形成復(fù)合鋁鎂金屬氧化物吸附劑，具有比表面積大、熱穩(wěn)定性高、抗燒結(jié)能力好的特點，鋁鎂金屬離子可以達(dá)到分子和原子級的分散，可作為吸附處理工業(yè)廢氣硫化氫氣體的吸附劑。

技術(shù)研發(fā)人員：李英杰;韓騏駿;田森林;寧平

受保護的技術(shù)使用者：昆明理工大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2018.11.30

技術(shù)公布日：2019.03.29