CN101829539B - 一种花状形貌NiAl复合氧化物脱硫剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种对二氧化硫具有高效吸附性能的NiAl复合氧化物脱硫剂的合成方法，属于污染控制与技术领域。该材料合成是将硝酸镍和硝酸铝溶解于蒸馏水中，在剧烈搅拌的条件下加入尿素，将所得微乳液置于水浴反应器中，于90-100℃搅拌下晶化24-46h。经过过滤、洗涤、干燥得到NiAl水滑石前驱体，最后在马弗炉中500℃煅烧4h，即可得到花状形貌NiAl复合氧化物脱硫剂，并用所得的NiAl复合氧化物进行SO2吸附实验，证明该材料具有较好的SO2吸附性能。该种方法拓宽了类水滑石的应用范围，合成出特殊形貌的NiAl水滑石前驱体，并且其煅烧产物对SO2有良好的吸附性能，在吸附催化领域具有良好的应用价值和前景。
Description
技术领域
本发明属于气体净化脱硫剂制备领域，涉及一种烟气脱硫剂的制备方法，具体地说是涉及到具有花状形貌的NiAl复合氧化物脱硫剂的制备方法。
背景技术
低浓度烟气二氧化硫的治理一直是环境污染治理技术的难点。大量烟气中二氧化硫的排放形成酸雨，酸雨不仅破坏水体、土壤、森林等自然环境，还对人体、动物和植物造成了危害。目前，普遍认为烟气脱硫(FGD)技术是控制SO2最有效的手段之一。但是存在一些困难：(1)尚无性能优良的脱硫材料；(2)需消耗大量的脱硫剂；(3)产生液体或固体废弃物等等。例如，用石灰浆液吸收二氧化硫，虽效率高，但投资昂贵，存在废弃物二次污染等，不适宜对低浓度二氧化硫的大规模脱除应用。因此，一种成本低廉、可反复使用的吸附材料是值得研究的。
类水滑石是一类阴离子层状化合物，经一定温度焙烧后，脱去层间水、阴离子而形成复合金属氧化物固体。这种材料的特点是具有较大的比表面积、强碱性、高热稳定性以及金属离子高度分散，因而它们适于吸附低浓度二氧化硫气体。Centi等人(①G，Centi；S，Perathoner.Catal.Today.2006，112，174；②G，Centi；S，Perathoner.Appl.Catal.B：Environ.2007，70，172；③G，Centi；S，Perathoner.Catal.Today.2007，127，219-229.)制备了一系列从水滑石材料制得的Cu-Al复合氧化物，并研究它们对SO2的存储和消除性能。Cheng等人(Cheng，W.P；Yu，X.Y；Wang，W.J；Liu，L；Yang，J.G.；He，M.Y.Catal.Lett.2008，9，1505-1509)在MgAlFe水滑石上浸渍Cu，研究其脱硫能力。陈 银飞等人(陈银飞；葛忠华；吕德伟.环境科学学报.2001，21(3)，307-311.)利用MgAlFe水滑石，在600℃以上焙烧后脱去表面水和层间水形成MgAlFe复合氧化物，测定它的吸附硫容，发现它对SO2有优良的氧化吸附性能。
目前各种研究多是针对MgAl类水滑石，或是对其负载不同金属来提高对SO2的去除能力，而对其它类水滑石的SO2吸附能力还鲜有报道。研究表明，在脱硫剂中添加Ni改性可以显著提高硫容。
发明内容
本发明要解决的技术问题是利用NiAl类水滑石制得花状形貌的NiAl复合氧化物脱硫剂。本发明提供一种操作简单、无污染、成本低、产品分散性好的尿素制备法。该材料的特殊形貌使其表面积增大，吸附SO2能力增强。
本发明的催化剂制备方法如下：
1)微乳液的制备：称3-15gNi(NO3)2·6H2O和2-10gAl(NO3)3·9H2O溶解于50-400ml蒸馏水中，放入水浴磁力搅拌器中，在室温下搅拌直到溶液完全澄清，然后将12-40g尿素缓慢加入到上述溶液中，强力搅拌至少1h，得到微乳液；
2)晶化：将以上所得微乳液于90-100℃水浴搅拌下晶化24-48h。
3)洗涤：将得到的样品进行水洗、醇洗、分离，在60℃的条件下干燥，得到NiAl水滑石前驱体。
4)煅烧：将干燥后的样品放入马弗炉中从室温程序升温到500℃，再在500℃的条件下煅烧4h，最终得到花状形貌NiAl复合氧化物。
附图说明
图1是所制备的NiAl复合氧化物脱硫剂的X-射线衍射图(XRD)。其中，横坐标是两倍的衍射角(2θ)，纵坐标是衍射峰的强度(cps)。
图2是制备的NiAl脱硫剂的扫描电镜图(SEM)。
图3是制备的NiAl脱硫剂的吸附/脱附曲线及孔径分布图。
图4是制备的NiAl脱硫剂的X-射线光电子能谱图(XPS)。其中，横坐标是结合能(eV)，纵坐标是信号强度(cps)。
图5是NiAl脱硫剂在298K和473K下对二氧化硫吸附能力示意图。其中，横坐标是二氧化硫分压力(kPa)，纵坐标是二氧化硫的吸附量(mmol/g)。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1
称量3.89gNi(NO3)2·6H2O和2.51gAl(NO3)3·9H2O溶解于100ml蒸馏水中，放入恒温水浴磁力搅拌锅中在室温下搅拌直到溶液完全澄清，然后在剧烈搅拌的条件下再将12g尿素缓慢加入到上述溶液中，将以上所得微乳液置于水浴反应器中于90℃搅拌下晶化24h。把得到的样品进行水洗、醇洗、分离，之后在真空干燥箱内60℃的条件下过夜干燥，得到NiAl水滑石前驱体。将干燥后的样品放入马弗炉中以1℃/min速度从室温程序升温到500℃，再在500℃的条件下煅烧4h，最终得到花状形貌NiAl复合氧化物。
实施例2
按照实施例1的本发明制备方法，将Ni(NO3)2·6H2O质量增加到8g，Al(NO3)3·9H2O质量增加到5g，蒸馏水体积增加到200ml，然后将尿素增加到24g，缓慢加入到上述溶液中，水浴反应器中90℃搅拌下晶化30h，制得花状形貌NiAl复合氧化物脱硫剂。
实施例3
按照实施例1的本发明制备方法，将蒸馏水体积增加到150ml，水浴反应器 中100℃搅拌下晶化20h，制得花状形貌NiAl复合氧化物脱硫剂。
实施例4
按照实施例1的本发明制备方法，将Ni(NO3)2·6H2O质量增加到12g，Al(NO3)3·9H2O质量增加到7.5g，蒸馏水体积增加到300ml，尿素增加到24g，水浴反应器中90℃搅拌下晶化48h，制得花状形貌NiAl复合氧化物脱硫剂。
Claims (2)
1.一种花状形貌NiAl复合氧化物脱硫剂的制备方法，其步骤如下：
1)微乳液的制备：3-15gNi(NO3)2·6H2O和2-10gAl(NO3)3·9H2O溶解于50-400ml蒸馏水中，放入水浴磁力搅拌锅中在室温下搅拌直到溶液完全澄清，然后将12-40g尿素缓慢加入到上述溶液中，强力搅拌至少1h，得到微乳液；
2)晶化：将以上所得微乳液90-100℃水浴搅拌下晶化24-48h；
3)洗涤：将得到的样品水洗、醇洗、分离，在真空干燥箱内60℃的条件下过夜干燥，得到NiAl水滑石前驱体；
4)煅烧：将干燥后的样品放入马弗炉中以1℃/min的速度从室温程序升温到500℃，再在500℃的条件下煅烧4h，最终得到花状形貌NiAl复合氧化物。
2.根据权利要求1所述的一种花状形貌NiAl复合氧化物脱硫剂的制备方法，其特征在于，微乳液的制备时，使用3.89gNi(NO3)2·6H2O和2.51gAl(NO3)3·9H2O溶解于100ml蒸馏水中。
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