[发明专利]一种铁硅复合脱硫剂的制备方法

摘要

本发明涉及一种铁硅复合脱硫剂的制备方法，是针对氧化铁脱硫剂强度低影响脱硫效果的情况，以硝酸铁、正硅酸乙酯为原料，先制备聚苯乙烯微球并组装胶晶模板，再制得三维有序大孔铁硅复合脱硫剂，此制备方法工艺流程短，使用设备少，工艺参数数据翔实准确，产物纯度好，达95.8％，三维有序大孔铁硅复合脱硫剂孔径尺寸为450nm，孔型排列有序，孔间相互贯通，气体在其中极易扩散，比单纯氧化铁脱硫剂具有更大的比表面积和更小的晶粒粒度，产物脱硫效果好，脱硫精度高，可用于高附加值产物脱硫，其强度好，经再生后还能维持三维大孔特有结构，可多次反复使用，降低了使用成本，是十分理想的制备铁硅复合脱硫剂的方法。

主权项

1.一种铁硅复合脱硫剂的制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：苯乙烯、过硫酸钠、硝酸铁、正硅酸乙酯、乙二醇、乙醇、甲醇、盐酸、去离子水、水浴水、氮气；其组合用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位苯乙烯：C₈H₈，结构式为24ml±0.01ml过硫酸钠：Na₂S₂O₈          0.28g±0.001g硝酸铁：Fe(NO)₃            16.16g±0.001g正硅酸乙酯：C₈H₂₀O₄Si      4.54ml±0.001ml乙二醇：C₂H₆O₂             6.24ml±0.001ml乙醇：C₂H₅OH               3.62ml±0.001ml甲醇：CH₃OH                3.16ml±0.001ml盐酸：HCl                  0.2ml±0.001ml去离子水：H₂O              3000ml±10ml水浴水：H₂O                2000ml±50ml氮气：N₂                   2000cm³±50cm³制备方法如下：(1)精选化学物质材料对制备使用的化学物质材料要进行精选，并进行质量纯度控制：苯乙烯：液态液体              98％过硫酸钠：固态固体            98.5％硝酸铁：固态固体              98.5％正硅酸乙酯：液态液体          99％乙二醇：液态液体              99.5％乙醇：液态液体                99.5％甲醇：液态液体                99.5％盐酸：液态液体                浓度37％去离子水：液态液体            99.99％水浴水：液态液体              90％氮气：气态气体                99.5％(2)制备聚苯乙烯微球并组装胶晶模板制备聚苯乙烯微球是在四口烧瓶中进行的，是在加热、搅拌、水循环冷凝、氮气保护、水浴状态下完成的；将四口烧瓶置于水浴缸内，水浴缸内置放水浴水，水浴水要淹没四口烧瓶体积的4/5，将水浴缸置于电热搅拌器上；在四口烧瓶上由左至右依次插入氮气管、加液漏斗、搅拌器、水循环冷凝管；①量取苯乙烯            24ml±0.01ml；量取去离子水            240ml±1ml；称取引发剂过硫酸钠      0.28g±0.001g；由加液漏斗加入四口烧瓶中；②开启电热搅拌器，使水浴缸内的水浴水和四口烧瓶内温度升至70℃±2℃，并恒温，保温；开启搅拌器，进行搅拌，搅拌转速200r/min；开启水循环冷凝管，进行水循环冷凝；开启氮气管，输入氮气，氮气输入速度18cm³/min；③四口烧瓶内反应液在加热、搅拌、水循环冷凝、氮气保护、水浴状态下进行聚合反应，时间1440min，反应方程式如下：式中：n：苯乙烯分子个数；聚苯乙烯；④反应结束后，关闭电热搅拌器，停止加热，停止搅拌，停止水循环冷凝，停止输氮气；使四口烧瓶内反应液随瓶自然冷却至25℃；⑤过滤，将四口烧瓶内反应液用400目滤网过滤，滤除杂质，留存反应液；⑥离心分离，将反应液移入离心管内，进行离心分离，离心转速3500r/min，离心分离时间600min，离心分离后，倒掉上部液体，留存沉淀物，然后倒入烧杯中，沉淀物为固体状；⑦干燥热处理，将烧杯及其中沉淀物置于干燥箱中进行干燥，干燥温度100℃±2℃，干燥时间6min，干燥后粉体颗粒成胶晶模板，微球间熔化形成颈联，成有序排列的聚苯乙烯微球，即面心立方排列的胶晶模板；(3)制备铁硅复合脱硫剂①配制前驱物混合溶胶；称取硝酸铁          16.16g±0.001g；量取正硅酸乙酯      4.54ml±0.001ml；量取乙二醇          6.24ml±0.001ml；量取乙醇            3.62ml±0.001ml；量取甲醇            3.16ml±0.001ml；量取盐酸            0.2ml±0.001ml；量取去离子水        1ml±0.001ml；置于烧杯中，用搅拌器搅拌120min，成前驱物混合溶胶；②切割胶晶模板，将胶晶模板用刀具切成5mm×5mm×5mm的小块；③将小块放入前驱物混合溶胶中，进行渗透浸渍，时间1440min，得到：胶晶模板小块+溶胶混合体；④抽滤，将胶晶模板小块+溶胶混合体置于抽滤瓶上的布氏漏斗中，用三层中速定性滤纸进行抽滤，滤纸上留存已浸入溶胶的胶晶模板小块，废液抽至滤瓶中，抽滤后得：前驱物与模板的复合体；⑤晾干，将前驱物与模板的复合体置于烧杯中，然后置于阴凉洁净环境晾干，时间1440min；⑥焙烧，将已晾干的前驱物与模板的复合体置于石英产物舟中，然后置于焙烧炉中进行焙烧，开启加热器，以升温速度1℃/min的速度升至300℃，在此温度恒温保温60min±2min；然后继续以1℃/min的速度升至500℃，在此温度恒温保温120min±2min；焙烧后，关闭加热器，使石英产物舟中产物随炉冷却至25℃；冷却后为：三维有序大孔氧化铁-氧化硅复合脱硫剂产物，即铁硅复合脱硫剂；(4)低温回火处理将三维有序大孔铁硅复合脱硫剂置于石英产物舟中，然后置于真空干燥箱中，进行低温回火，回火温度150℃±5℃，真空度18Pa，并进行氮气保护，氮气输入速度30cm³/min，回火时间50min±5min；回火后，关闭加热器使其随箱自然冷却至25℃，冷却后为终产物，即：铁硅复合脱硫剂；(5)检测，化验，分析，表征对制备的三维有序大孔铁硅复合脱硫剂的形貌、色泽、成分、化学物理性能、脱硫效果进行检测、化验、分析、表征；用电子显微镜进行微球和脱硫剂的微观形貌分析；用透射电镜进行脱硫剂的结构分析；用氮吸附仪进行脱硫剂比表面积分析；用X射线衍射仪进行脱硫剂物相分析；用压汞仪对脱硫剂的孔隙率进行测定；结论：三维有序大孔铁硅复合脱硫剂为红褐色，晶相为γ-Fe₂O₃，其三维孔道结构规整均一，排列规则有序，孔间相互贯通，大孔孔径为450nm，孔隙率为89.4825％；(6)产物储存对制备的三维有序大孔铁硅复合脱硫剂产物，储存于棕色透明的玻璃容器中，密闭避光储存，置于阴凉、干燥、洁净环境，要防水、防潮、防火、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃±2℃，相对湿度≤10％。