[发明专利]一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于非金属矿和大气环境领域，具体涉及一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用。

背景技术

我国是以煤炭为主要能源的国家，能源结构中煤炭占80%以上。随着我国经济的快速增长，城市化进程加快，人口不断增长，对能源的需求量也急骤上升，随之而来的二氧化硫污染问题日益突显。我国是世界上第一大煤炭消费国，第一大二氧化硫排放国。目前我国的大气污染属于典型的煤烟型污染，控制二氧化硫排放及酸雨危害一直是环境保护的重要任务。《国家环境保护“十二五”规划》中提出2015年二氧化硫排放量比2010年减少8%。全国工业SO₂排放量占到总体的70%以上，因此控制烟气脱硫可以有效控制二氧化硫污染、防治酸雨危害。

国内外已研究开发出百余种烟气脱硫技术：钙法、氨法、炭法、镁法和钠法等。炭法脱硫技术因具有以下优点：不需随时向系统中加入脱硫剂，脱硫剂消耗少，运行费用低；脱硫产物能以浓硫酸、硫酸、硫磺等多种形式回收利用，适应不同的市场需求，设备相对较少，工艺流程简单，被认为是极具前景的烟气脱硫技术，已成为各国竞相研究开发的重要技术。但是由于普通活性炭存在脱硫容量低、脱硫速率慢、更换成本较高等缺点，阻碍了其工业推广应用，但国内海泡石资源丰富，来源广泛，性能优良，价格相较于活性炭便宜很多，且容易再生。

海泡石是一种具有层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土，属于非金属矿物，全国已发现海泡石矿产地50多处，储量约1200万吨。基于其巨大的表面积和多微孔结构多被用作工业上催化剂的载体。由于天然海泡石自身酸性极弱且富含杂质，一般不能单作为催化剂使用。多数学者研究发现通过对海泡石的改性可以优化其性能，使之适用于各类催化反应，扩大其应用范围。总结国内外研究可以看出，海泡石的改性方法主要包括酸改性、离子交换改性、有机配合物改性及矿物改性等，但均不够完善。酸改性虽能增加海泡石的热稳定性及比表面积，但海泡石的结构容易遭到破坏；尽管离子交换改性克服了酸改性对海泡石结构的破坏，但并不能用来改变海泡石的比表面积等。

发明内容

本发明为解决现有技术中的问题，提供了一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用。它具有吸附容量大、脱硫速率快、催化氧化率高的优点，在空气净化领域的应用前景广泛。。

本发明按以下技术方案予以实现：

一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用，它包括以下步骤：

a.预处理：将原始海泡石与10倍质量的水混合装入高压釜，150℃搅拌3h，抽滤，在105℃干燥4h，粉碎即得到水热处理海泡石；然后将所得水热处理海泡石与10倍质量的质量分数为6%的盐酸在25℃下反应6h，抽滤，水洗至中性，110℃干燥4h，得到水热-盐酸处理海泡石；所述盐酸浓度以体积百分比计算。

b.金属改性：采用浸渍法对步骤a所得的水热-盐酸处理海泡石进行金属改性，将水热-盐酸处理海泡石浸渍在质量分数为15~25%的金属硝酸盐溶液中2~6h，过滤，滤饼用等体积水洗涤3次，干燥后在氮气保护下550℃焙烧4h，得到金属改性海泡石；

c.离子液体改性：将步骤b得到的金属改性海泡石浸渍入质量分数为1~30%的己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体丙酮溶液中，以液面覆盖过金属改性海泡石为好，常温浸渍18~30h，过滤，用等体积的丙酮洗涤滤饼3次，晾干24h，35℃真空干燥6h，得离子液体和金属双改性海泡石催化剂；

所述离子液体为己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体；

d.将步骤c所得的己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体与金属双改性海泡石催化剂放入吸附塔中，在10~80℃吸附-催化氧化1000~5000ppm的二氧化硫气体3h，吸附-催化氧化后的气体用95%硫酸吸收。

所述金属硝酸盐为硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钡、硝酸铅、硝酸钴或硝酸锰中的一种。

所述离子液体中四烷基卤化胺为四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四乙基氯化铵、四乙基溴化铵、四丙基氯化铵、四丙基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四戊基氯化铵、四戊基溴化铵、四己基氯化铵、四己基溴化铵、四庚基氯化铵、四庚基溴化铵、四辛基氯化铵、四辛基溴化铵、四壬基氯化铵、四壬基溴化铵、四癸基氯化铵或四癸基溴化铵中的一种。

优选的，所述的一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用，它包括以下具体步骤：