[发明专利]一种去除硫化氢的原位载铁活性炭及其制备方法和应用

说明书

本发明属于废气吸附技术领域，具体公开了一种去除硫化氢的原位载铁活性炭，包括活性炭以及原位负载在活性炭中的铁源；所述的铁源为单质铁、碳化铁中的至少一种。本发明还公开了所述的活性炭的制备方法及其在硫化氢中的吸附应用。本发明创新地提供了一种全新的原位负载有单质铁、碳化铁的活性炭，并创新地发现该全新的活性炭具有优异的硫化氢催化吸附效果。

技术领域

本发明涉及一种利用低煤化度煤制备去除硫化氢活性炭的方法，属于活性炭制备领域。

背景技术

H₂S主要来源于天然气、垃圾处理站、污水处理厂、沼气生产、造纸厂、石油冶炼厂等生产或处理过程中，是一种具有臭鸡蛋味的气体，能够从呼吸系统侵入人体，致人中毒，使人眼睛刺痛流泪、呕吐，甚至发生昏迷。因此H₂S气体的去除具有重要意义。

现有硫化氢气体的脱除方法主要有碱液吸附、吸附剂吸附、沉淀等，其中，吸附剂吸附法应用最广。在众多吸附剂处理方法中，活性炭吸附法由于活性炭孔隙结构发达、比表面积大、吸附性能优异，并且工艺简单、效率高、操作方便等优点而备受青睐。

理论上所有含碳元素的物质都可以用于制备活性炭，但由于原料供应及所制备活性炭产品品质等原因，目前能够用于工业化、商业化生产活性炭的原料主要有煤炭、木材、果壳(椰壳、杏核)及少量的石油焦，其他含碳材料(如化工及生活废弃物制备活性炭)多见于试验研究及特殊用途。与木屑、果壳类和石油焦等原材料制备的活性炭相比，煤是廉价且来源稳定的活性炭生产原料，以煤为原料生产的活性炭兼具易再生、抗磨损等优点。

根据研究，无烟煤是最适合制备去除硫化氢活性炭的原料。然而我国虽然是煤炭大国，但无烟煤储量仅占我国煤炭储量的十分之一左右，需求量大，价格高昂。而去除硫化氢的市场广阔，对活性炭的需求量大，如果采用无烟煤制备活性炭去除硫化氢，将会增加成本，不利于生态文明的建设。因此，需寻找一种廉价的原料进行除硫化氢活性炭的制备，提高去除硫化氢的效率，节约活性炭用量，降低成本。

此外，单纯采用活性炭对硫化氢的脱除效果有限，为此，现有技术还报道了一些在活性炭中担载催化成分，以期提升硫化氢的降解效果的技术。例如，孔玉普等人[1]对在活性炭上直接浸渍金属硝酸盐对脱硫活性的影响进行了研究。研究指出，在活性炭基材上负载氧化铁可以改善脱硫剂脱除硫化氢的效果，但是，当负载的金属量与活性炭质量比达到1％时，随着铁的负载量的增加脱硫效果反而明显下降。其原因是负载的氧化铁聚集在活性炭表面容易堵塞活性炭的微孔，减少了硫化氢的活性吸附位。

[1]孔玉普，李春虎，王亮，冯丽娟；改性方法对活性炭脱除模拟合成气中硫化氢的影响；化工进展,2010年第29卷增刊508-511页.

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种去除硫化氢的原位载铁活性炭，旨在提升硫化氢的脱除效果。

本发明第二目的在于，提供一种所述的原位载铁活性炭的制备方法，旨在利用劣质的低煤化度煤为原料，制得对硫化氢具有优异吸附性能的原位载铁活性炭。

本发明第三目的在于，提供所述的原位载铁活性炭在硫化氢脱除中的应用。

相对于其它的有害气体，硫化氢是一种超剧毒气体，即使很低浓度的硫化氢气体(小于1ppm)也会对呼吸道和眼睛有刺激作用，并引起头痛和中毒。所以硫化氢的脱除必须彻底。但目前的脱除硫化氢的工艺(湿法和生物法)很难达到这个目的，通常还得在这些脱硫工艺后增加干法脱出工艺，即利用活性炭等吸附剂脱除硫化氢的吸附法。所以针对这一难点和需求，开发高效廉价的脱除硫化氢的吸附剂就是本发明提供的解决思路和方案。

一种去除硫化氢的原位载铁活性炭，包括活性炭以及原位负载在活性炭中的铁源；所述的铁源为单质铁、碳化铁中的至少一种。

本发明创新地提供了一种全新的原位负载有单质铁、碳化铁的活性炭，并创新地发现该全新的活性炭具有优异的硫化氢催化吸附效果。