一種同時脫除氯化氫和汞蒸氣的吸附劑的製備方法
2024-02-24 13:58:15
專利名稱：一種同時脫除氯化氫和汞蒸氣的吸附劑的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種能夠在一定溫度條件下(大於300℃)從氣體中同時脫除氯化氫氣體和汞氣體的環境友好的吸附劑的製備方法。
背景技術：
氯化氫氣體和汞氣體對生態環境和人體健康都能造成致命的危害，散發於空氣中是一種有害巨毒氣體。我國煤炭消耗量大，氯化氫和汞汙染對環境的危害尤為嚴重。另外，許多昂貴的催化劑在含氯化氫的氣氛中使用會中毒失效，造成嚴重浪費。工業上在製備合成氣、高溫煤氣、各種工業焚燒氣及煤燃燒發電過程中都需要解決脫除氯化氫和汞氣體的問題。目前，國內外在較高溫度條件下的脫氯除汞使用的吸附劑基本上為活性碳吸附材料，但是活性炭吸附劑對低含量氯化氫氣體、汞氣體選擇性脫除效果不佳，成本高，難以大規模工業應用。目前，在一定溫度條件下(大於300℃)，具備良好脫除效果的同時脫除氯化氫和汞氣體汙染物的非碳吸附劑尚未見諸報導。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種能夠同時脫除氯化氫和汞蒸氣且脫除效果好，成本低廉，熱穩定性好的非碳吸附劑的製備方法。
本發明採用的技術方案一種同時脫除氯化氫和汞蒸氣的吸附劑的製備方法，其步驟包括a.將質量分數為1～4％的膨潤土懸浮液和濃度為0.2～0.5mol/L十六烷基三甲基溴化銨在50～100℃溫度下混合10～24小時，混合均勻後再加入十二胺和聚己烯醇再混合10～24小時，然後加入正矽酸乙酯直到體系有沉澱生成，將沉澱物分離然後在80～100℃溫度下乾燥12小時，最後在200～500℃溫度下加熱6小時，得到的粉體備用，所述的膨潤土、十六烷基三甲基溴化銨、十二胺、聚己烯醇、正矽酸乙酯的添加摩爾比為1∶20～50∶20∶5～10∶150～200；b.按摩爾比為5～10∶1～3∶2～5配製氯化鎂、四氯化鈦和氯化鋁的混合溶液，將步驟a製得的粉體浸泡在混合溶液中靜置24小時，然後滴加過量的質量濃度為1～5％的稀氨水進行反應，待充分反應後將產物乾燥，經300～600℃的退火製得所述吸附劑。
本發明的有益效果本發明充分利用了膨潤土獨特的層間可膨脹性、良好的吸附性和良好的離子交換性，以膨潤土為無機物起始組份，以十二胺和聚己烯醇為表面活性劑，添加十六烷基三甲基溴化銨與無機前驅體正矽酸乙酯，分階段的充分反應製成有較高比表面積的粉體材料，然後按比例反應負載MgO-TiO2-Al2O3。本發明製備的吸附劑在提高熱穩定性的同時，發揮了表面多元活性中心的協同作用，達到了高精度的同時脫除氯化氫氣體和汞蒸氣的目的。本發明所用的主要原料均為廉價而豐富的礦物和化合物，製備過程簡單、可控，不涉及複雜的設備和工序，成本很低。本發明將多元氧化物與層狀膨潤土進行複合化和多孔化，不僅大幅度的提高了體系的熱穩定性能，使用溫度達550℃，而且環境友好。
具體實施例方式
下面通過實施例對本發明進一步詳細描述一種同時脫除氯化氫和汞蒸氣的吸附劑的製備方法，其步驟包括a.將質量分數為1～4％的膨潤土懸浮液和濃度為0.2～0.5mol/L十六烷基三甲基溴化銨在50～100℃溫度下混合10～24小時，混合均勻後再加入十二胺和聚己烯醇再混合10～24小時，然後加入正矽酸乙酯直到體系有沉澱生成，將沉澱物分離然後在80～100℃溫度下乾燥12小時，最後在200～500℃溫度下加熱6小時，得到的粉體備用，所述的膨潤土、十六烷基三甲基溴化銨、十二胺、聚己烯醇、正矽酸乙酯的添加摩爾比為1∶20～50∶20∶5～10∶150～200；b.按摩爾比為5～10∶1～3∶2～5配製氯化鎂、四氯化鈦和氯化鋁的混合溶液，將步驟a製得的粉體浸泡在混合溶液中靜置24小時，然後滴加過量的質量濃度為1～5％的稀氨水進行反應，待充分反應後將產物乾燥，經300～600℃的退火製得所述吸附劑。本發明充分發揮了MgO-TiO2-Al2O3/膨潤土體系條件下的催化氧化反應，達到了雙汙染物定向轉化或聯合脫除，反應方程如下所示。
本發明的吸附劑在固定了氯和汞後，吸附作用強，廢的吸附劑主要為膨潤土夾雜脫氯除汞反應後生成的鹽類，即使直接拋棄，也絕不可能發生氯、汞的二次汙染。本發明性能測試方法為如下。脫氯除汞性能的測試條件為內徑10mm固定床反應器，入口混合氣體含HCl氣體濃度為500mg/m3，含汞氣體濃度為6～10mg/m3，以氮氣為載氣，空速為3000h-1，測試溫度為550℃，吸附劑顆粒為0.3～0.5mm，樣品裝填時要在固定床反應器內設1～2層孔徑小於劑種粒徑的鋼絲網，網上面鋪設厚度為200mm、粒度為約10mm的瓷球，吸附劑床層應儘量裝填平整均勻，常壓操作。吸附劑氯容量定義為吸收的氯化氫質量佔新鮮吸附劑質量的百分比；汞容量定義為吸收的汞質量佔新鮮吸附劑質量的百分比。
實施例一將質量分數為1％的膨潤土懸浮液和濃度為0.2mol/L十六烷基三甲基溴化銨在50℃混合24小時，確認混合均勻後再加入十二胺和聚己烯醇混合10小時，加入正矽酸乙酯直到體系有沉澱生成，將混合物在80℃溫度下乾燥12小時，再在400℃加熱6小時，這樣得到的粉體進入下一步操作，所述膨潤土、十六烷基三甲基溴化銨、十二胺、聚己烯醇、正矽酸乙酯的添加摩爾比為1∶20∶20∶5∶150。按摩爾比為10∶3∶5配製氯化鎂，四氯化鈦和氯化鋁混合溶液，將第一步所得到的粉體浸泡在混合溶液中靜置24小時，然後滴加過量質量濃度為5％的稀氨水，待充分反應後，將體系乾燥，經500℃的退火即製得所述吸附劑性能測試堆積密度為0.86g.ml-1，側壓強度為121N/cm，BET測試的比表面積為200.236m2/g。
吸附劑同時脫除氯化氫和汞蒸氣的測試表明氯容量為46％，汞容量為13％。
實施例二將質量分數為2％的膨潤土懸浮液和濃度為0.3mol/L十六烷基三甲基溴化銨在50℃混合24小時，確認混合均勻後再加入十二胺和聚己烯醇混合24小時，加入正矽酸乙酯直到體系有沉澱生成，將混合物在90℃溫度下乾燥12小時，再在400℃加熱6小時，這樣得到的粉體進入一步操作，所述膨潤土、十六烷基三甲基溴化銨、十二胺、聚己烯醇、正矽酸乙酯的添加摩爾比為1∶30∶20∶10∶180。按摩爾比為5∶1∶2配製氯化鎂，四氯化鈦和氯化鋁混合溶液，將第一步所得到的粉體浸泡在混合溶液中靜置24小時，然後滴加過量質量濃度為1％的稀氨水，待充分反應後，將體系乾燥，經400℃的退火即製得所述吸附劑性能測試堆積密度為0.90g.ml-1，側壓強度為135N/cm，BET測試的比表面積為212.362m2/g。
吸附劑同時脫除氯化氫和汞蒸氣的測試表明氯容量為42％，汞容量為15％。
實施例三將質量分數為1％的膨潤土懸浮液和濃度為0.5mol/L十六烷基三甲基溴化銨在60℃混合24小時，確認混合均勻後再加入十二胺和聚己烯醇混合24小時，加入正矽酸乙酯直到體系有沉澱生成，將混合物在80℃溫度下乾燥12小時，再在500℃加熱6小時，這樣得到的粉體進入一步操作，所述膨潤土、十六烷基三甲基溴化銨、十二胺、聚己烯醇、正矽酸乙酯的添加摩爾比為1∶50∶20∶10∶200。按摩爾比為10∶1∶2配製氯化鎂，四氯化鈦和氯化鋁混合溶液，將第一步所得到的粉體浸泡在混合溶液中靜置24小時，然後滴加過量質量濃度為2％的稀氨水，待充分反應後，將體系乾燥，經600℃的退火即製得所述吸附劑性能測試堆積密度為0.80g.ml-1，側壓強度為133N/cm，BET測試的比表面積為180.156m2/g。
吸附劑同時脫除氯化氫和汞蒸氣的測試表明氯容量為51％，汞容量為9％。
以上所述內容僅為本發明構思下的基本說明，而依據本發明的技術方案所作的任何等效變換，均應屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種同時脫除氯化氫和汞蒸氣的吸附劑的製備方法，其步驟包括a.將質量分數為1～4％的膨潤土懸浮液和濃度為0.2～0.5mol/L十六烷基三甲基溴化銨在50～100℃溫度下混合10～24小時，混合均勻後再加入十二胺和聚己烯醇再混合10～24小時，然後加入正矽酸乙酯直到體系有沉澱生成，將沉澱物分離然後在80～100℃溫度下乾燥12小時，最後在200～500℃溫度下加熱6小時，得到的粉體備用，所述的膨潤土、十六烷基三甲基溴化銨、十二胺、聚己烯醇、正矽酸乙酯的添加摩爾比為1∶20～50∶20∶5～10∶150～200；b.按摩爾比為5～10∶1～3∶2～5配製氯化鎂、四氯化鈦和氯化鋁的混合溶液，將步驟a製得的粉體浸泡在混合溶液中靜置24小時，然後滴加過量的質量濃度為1～5％的稀氨水進行反應，待充分反應後將產物乾燥，經300～600℃的退火製得所述吸附劑。
全文摘要
本發明公開了一種脫除氯化氫和汞蒸氣的吸附劑的製備方法，其步驟包括a.將膨潤土懸浮液和十六烷基三甲基溴化銨在50～100℃溫度下混合10～24小時，加入十二胺和聚已烯醇再混合10～24小時，然後加入正矽酸乙酯直到體系有沉澱生成，將沉澱物在80～100℃溫度下乾燥12小時，在200～500℃溫度下加熱6小時，得到粉體；b.配製氯化鎂、四氯化鈦和氯化鋁的混合溶液，將a所得粉體浸泡在配製混合溶液中靜置24小時，滴加過量的稀氨水進行反應，最後將產物乾燥，經300～600℃退火製得所述吸附劑。本發明製備的吸附劑能夠同時脫除氯化氫和汞蒸氣，脫除效果好，成本低廉，熱穩定性好。
文檔編號B01J20/26GK1820841SQ20061002357
公開日2006年8月23日 申請日期2006年1月24日 優先權日2006年1月24日
發明者豆斌林, 陳兵兵 申請人:上海電力學院