[发明专利]一种脱除硫化氢的改性生物炭基吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种脱除硫化氢的改性生物炭基吸附剂的制备方法，属于低温等离子体改性催化剂技术应用于大气污染技术领域。

背景技术

我国黄磷的生产总规模、产量及出口量均居世界第一，2011年产能200万t/a，产量96万t/a，占世界总量的80%以上。黄磷的生产通常采用电炉法，每生产1t黄磷副产尾气2500～3000m³。黄磷尾气中含有硫、磷、氟、砷等的有害气体，直接污染环境。我国黄磷尾气的利用率处于较低水平，仅为20%～30%，余气燃烧放空造成大量资源浪费。黄磷磷炉尾气中CO含量在90%左右，是很好的化工原料及燃料，但由于尾气中含多种形态的硫、磷、氟、砷等各种化合物杂质，使尾气的综合利用受到限制，由此造成了十分严重的环境污染与资源浪费，已成为制约磷化工发展的主要因素。

一般情况下，对于黄磷尾气中的H₂S和PH₃的脱除方法包括液相催化氧化法、吸收法、吸附法、湿式氧化法及催化分解法等。其中吸附法是利用黄磷尾气中0.5%～1.0%的微量O₂，使H₂S在催化剂的作用下氧化为S，氧化生成的S会在催化剂表面被吸附，从而实现H₂S的深度净化。生物炭作为近年来研究的热点，已经在各种领域发挥出了很大的作用。目前生物炭的应用主要是作为催化剂载体，由于生物炭具有巨大的比表面积，能够为催化反应提供足够的吸附位点。同时生物炭的再生性和抗毒性也较好。在大气污染物的去除上，以生物炭作为载体的催化剂已经得到应用。例如：NOx的去除（SCR），H₂S的去除（催化氧化），有机硫的去除（催化水解）等。

通常认为生物炭的孔结构和比表面积是影响脱硫效率的关键因素。目前对改性活性炭脱除硫化氢的研究，可通过改性，提高活性炭的吸附能力，中国专利CN103495407A使用一种方法通过毛竹80-90、聚乙二醇3-4、电气石粉末40-45、独居石粉末35-40、偏硅酸钠5-7、氟硅酸钾12-14、改性凹凸棒土9-10、水适量为原料制备出了脱除硫化氢的改性竹质活性炭脱硫吸附剂；而中国专利CN102580675A对活性炭进行了联合改性，将活性炭与水混合放入高温反应釜中进行高温改性，烘干后通过KOH或CuSO₄溶液浸渍改性，最后用蒸馏水洗涤至中性，烘干后制得脱硫吸附剂对硫化氢有很好的吸附能力，并大大提高了活性炭的硫容量。或者利用金属无机盐对活性炭进行改性，使改性活性炭表面活性位点增加，进而提高吸附能力。中国专利CN101954284A以活性炭为载体，金属氧化物混合物（氧化铜、氧化铁、氧化铝、氧化镍、氧化锰、氧化钴以及氧化锌的混合物）为活性组分，经过浸渍，过滤，洗涤，干燥，焙烧后制备脱硫剂，硫化氢的去除率达97%。建立在金属无机盐对活性炭改性的基础上，再进一步的改性的研究较少。而有实验研究表明通过低温等离子体改性后，可增加活性炭表面的活性位点，同时还具有改变炭材料表面孔结构分布的作用。这对吸附性能的提高有很大的帮助。

而使用低温等离子体改性生物炭基吸附剂从而提高其脱硫效率的研究鲜有报道。通过低温等离子体对生物炭基吸附剂表面能显著的提高其吸附性能，并且具有设备结构简单、操作简便等优点。具有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱除硫化氢的改性生物炭基吸附剂的制备方法。该方法具体操作如下：

（1）将研磨筛分至40-60的生物炭化料和活化剂KOH按一定KOH/C比例充分混合后放入石英管中，并将石英管置于管式炉中在一定温度下氮气保护活化1~5h，升温速率5℃/min，氮气保护冷却至室温后得到生物炭；

（2）用0.1mol/L的硝酸浸洗，并用热蒸馏水漂洗至pH为6.5~7.0（近中性），过滤后于110℃下在鼓风干燥箱中干燥6~8h；

（3）将干燥后的生物炭加入金属盐溶液中超声浸渍30～60分钟，其中，金属盐的加入量为干燥后的生物炭的质量的1-10%；然后将浸渍后的生物炭在110℃温度条件下干燥4～7小时，然后在300～600℃下焙烧3～6小时；

（4）将焙烧后的生物炭放入碱性溶液中超声浸渍30～60分钟，其中，碱性溶液中溶质的质量为焙烧后生物炭的质量的10-30%，然后将浸渍后的生物炭在100～150℃下于鼓风干燥箱中干燥4～7小时，即制得生物炭基吸附剂；