[发明专利]一种用于吸附硫化氢的中孔/微孔碳材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境保护领域，特别涉及到一种同时含有中孔/微孔的用于吸附硫化氢的中孔/微孔碳材料的制备方法。

背景技术

硫化氢广泛存在于天然气和沼气中，具有刺激性恶臭气味,在氧气和潮湿气氛下,会引起设备和管路腐蚀,还可能危害人体健康。多年来，国内外研究人员对天然气、煤层气和沼气等含硫气体的脱硫问题进行了大量研究。目前见报的脱硫方法可分为干法和湿法脱硫两类：

中国专利申请201010135517.3公开了一种含硫化氢的酸性气的液相处理方法。该方法先将酸性气中的硫化氢焚烧生成二氧化硫，再在催化剂作用下反应生成三氧化硫，三氧化硫与碱性溶液反应生成硫酸盐溶液，最后硫酸盐溶液经处理得到硫酸盐产品。

中国专利200910218274.7公开了一种液相法从沼气中去除硫化氢的方法。该方法先将沼气压缩至0.35～0.7MPa，进入吸收塔，沼气由下而上与由上而下的吸收剂乙醇胺溶液逆流接触，吸收掉二氧化碳和硫化氢，从吸收塔顶出来的即为提纯的天然气。

中国专利200910050385.1公开了一种实验室处理含硫化氢/二氧化碳尾气的方法。该方法先将含硫化氢的气体温度降至30～60℃，经减压至0.5～2.5MPa后，再通入含有浓度为7～19%质量百分比的KMnO₄溶液的多级吸收槽中，利用KMnO₄液选择性吸收尾气中的高浓度硫化氢气体。

中国专利96104818.2公开了气体中硫化氢的催化焚烧工艺。将含有硫化氢的气体与氧气混合后，进入装有活性炭作为催化剂的催化焚烧反应器，在温度为200～400℃下，硫化氢经催化氧化变为二氧化硫，然后和反应后的气体一起排入大气。

中国专利申请201110001491.8公开了一种天然气常温精脱硫化氢的方法。该方法技术方案是天然气经干燥后，进入装有活性碳脱硫剂的脱硫塔，在以负载含量为2～9Wt％CuO的颗粒或成型活性炭为脱硫剂作用下，脱除气体中的硫化氢，该脱硫剂的硫容量相对较低。

中国专利申请201110341436.3公开了一种改性活性炭脱硫剂及其制法和一种硫化氢废气的处理方法。该法将活性炭用包含苯酚、丙酮与碳酸钠、硝酸铁、有机溶剂组成的活性剂混合溶液浸渍，然后干燥焙烧而得。

但上述脱硫工艺中都存在一定不足：液相催化法、碳酸钠或醇胺吸收法等湿法脱硫适合于处理大流量的气体，脱硫效率较高，可连续操作，但容易产生二次污染，且投资运行费用较高，一般厂家难以承受。

干法脱硫主要适用于精细脱硫，其主要缺点是脱硫剂对于硫化氢的吸附容量相对较低，导致脱硫效率相对不高。干法脱硫的技术核心是吸附剂或催化剂的研制与开发。一般金属氧化物脱硫效果好，但对金属氧化物的利用率低，成本较高；以微孔为主的普通活性炭材料被广泛用做吸附剂，但在硫化氢的吸附过程中，容易出现孔道的堵塞，吸附容量低，因此研制对硫化氢的吸附容量高的吸附材料是一个环境材料方面的重要问题。

活性炭是一种被广泛使用的气体吸附剂，通常认为活性炭的孔结构和比表面积是影响脱硫效率的关键因素。譬如，Steijins和Mars研究了不同孔结构物质的脱硫效果,发现孔径在0.5～1nm范围内的微孔具有最高的催化活性,太大和太小的孔的脱硫效果都降低；Swinarski等的研究表明脱硫活性与孔径在3.5nm～8nm的孔表面积成正比,小于3.5nm的孔没有脱硫效果,反应生成的硫最初都覆盖在8nm～30nm的孔中,不会影响脱硫活性（谭小耀,吴迪镛,袁权，浸渍活性炭脱硫过程中孔结构及气体湿度的影响，《化工学报》1997年48卷2期第237～240页）。可见活性炭孔结构对脱硫效率的有着重要影响。普通的商品活性炭通常是以微孔为主，因而开发具有合适孔结构的高比表面积炭材料可以提高干法脱硫的效果。

根据孔径大小的不同，国际纯粹和应用联合会IUPAC组织规定，孔径在2~50nm的材料称为中孔材料，小于2nm的材料为微孔材料，大于50nm的材料为大孔材料。近来有一些中国专利涉及了中孔炭制备和用于二氧化碳捕集的方法。中国专利申请200810156120.5公开了一种高比表面积中孔碳材料的制备方法。该方法以碳水化合物、酚类化合物及金属氯化物为原料，进行水解和聚合反应，再经干燥、固化、炭化、水洗、烘干等步骤，制得比表面积为500～2500m²/g的中孔碳材料。该方法需要使用价格有毒且昂贵的化学试剂。