CN101954284A - 一种活性炭脱硫催化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种活性炭脱硫催化剂及其制备方法。所述的催化剂，由载体活性炭和活性组分金属氧化物混合物组成；其中，所述金属氧化物混合物为氧化铜、氧化铁、氧化铝、氧化镍、氧化锰、氧化钴以及氧化锌的混合物。其制备方法为：将含铜化合物、含铁化合物、含铝化合物、含镍化合物、含锰化合物、含钴化合物以及含锌化合物混合；溶解，将活性炭分散在混合溶液中，过滤，洗涤，干燥，焙烧。本发明方法简单，所得催化剂脱硫效率高。

Description

一种活性炭脱硫催化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种活性炭脱硫催化剂及其制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

随着工业化进程的不断加深，空气中含硫气体（H₂S，SO₂，CS₂，CH₃SH等）的排放量日益增加，由此造成的环境污染和对人体的危害日益严重。目前工业生产中对含硫化氢、二氧化硫等气体的治理主要采用湿法和干法，但干湿法脱硫技术中存在的处理危害气体能力有限、能耗大、脱硫剂再生困难、费用高等问题。

中国专利CN200910067534.5公开的“活性炭脱硫剂及其制备方法”采用氧化铜或碱式碳酸铜和煤粉或木炭粉与一定量的水混合均匀，再加入焦油，进行碾压，碾压均匀后挤条成型，再经干燥、活化，制成负载氧化铜的活性炭脱硫剂。该催化剂制备过程复杂。

中国专利CN1426837A公开的“脱硫催化剂及其制备方法和用途”中的脱硫催化剂的有效活性成分为六水合铁酸三钙，该活性成分可以将硫醇转化为二硫化物，生成了新的污染物，没有达到彻底脱硫的目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备过程简单、脱硫效果好的催化剂及其制备方法。

    为了达到上述目的，本发明提供了一种活性炭脱硫催化剂，其特征在于，由载体活性炭30-95重量份和活性组分金属氧化物混合物5-70重量份组成；其中，所述金属氧化物混合物由氧化铜1-10重量份、氧化铁1-11重量份、氧化铝1-10重量份、氧化镍1-10重量份、氧化锰1-11重量份、氧化钴1-9重量份以及氧化锌1-9重量份组成。

本发明还提供了上述活性炭脱硫催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步、在室温条件下，将含铜化合物、含铁化合物、含铝化合物、含镍化合物、含锰化合物、含钴化合物和含锌化合物按比例混合，其中，含铜化合物为醋酸铜、氧化铜、氢氧化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或两种以上的混合物，含铁化合物为氢氧化铁、氧化铁、硝酸铁和硫酸铁中的一种或两种以上的混合物，含铝化合物为硝酸铝、硫酸铝和氢氧化铝中的一种或两种以上的混合物，含镍化合物为醋酸镍、氧化镍、硝酸镍、硫酸镍和氢氧化镍中的一种或两种以上的混合物，含锰化合物为醋酸锰、氧化锰、硝酸锰、硫酸锰和氢氧化锰中的一种或两种以上的混合物，含钴化合物为醋酸钴、氧化钴、硝酸钴、硫酸钴和氢氧化钴中的一种或两种以上的混合物，含锌化合物为醋酸锌、氧化锌、硝酸锌、硫酸锌和氢氧化锌中的一种或两种以上的混合物；

第二步、将第一步得到的混合物在水、0.1-3wt%盐酸、0.1-3wt%硫酸和0.1-3wt%硝酸中的一种或两种以上的混合物中，以50-800转/分钟的转速搅拌溶解，得到金属离子总浓度为11-50%的混合溶液；

第三步、按比例将活性炭以50-800转/分钟的转速搅拌分散在第二步得到的混合溶液中2-20小时，然后将溶液过滤，洗涤，得到固体混合物，在80-200℃干燥2-20小时； 

第四步、将第三步中干燥后的固体混合物在400-1000℃焙烧1-10小时，得到活性炭脱硫催化剂。

    所述活性炭脱硫催化剂的比表面积为500-5000m²/g。

本发明与现有技术相比，优点如下：

(1)制备过程无污染，产率高达80-92%，具有50-250℃加热可再生的优点，使用寿命长达10-20年。

(2)本发明所述催化剂对SO₂、H₂S、CH₃SH、甲基硫醚等含硫气体的去除率达100 %，可将SO₂等高价态硫氧化成SO₃，用水处理后回收得到硫酸；此催化剂可将H₂S、CH₃SH、甲基硫醚等低价态硫氧化成单质硫，回收得到硫磺。

(3) 本发明所述催化剂具有工艺简单、原料广泛、价格低廉、无污染、脱硫效率高等优点，可用于城市污水处理厂、天然气开采场、人造丝厂、粘胶厂、垃圾处理厂、硫化颜料厂、火力发电厂、硫酸厂、汽车进气口脱硫等领域。

具体实施方式

实施例1

一种活性炭脱硫催化剂，由载体活性炭40g和活性组分金属氧化物44.1g组成，其中，所述金属氧化物混合物由3.5g氧化铜、15g氧化铁、6.5g氧化铝、5.7g氧化镍、6.9g氧化锰、1.7g氧化钴以及4.8g氧化锌组成。

其制备方法如下：

在室温下，将4g氧化铜、7g氢氧化铁、5g氢氧化铝、6g氧化镍、7g氧化锰、2g氧化钴和5g氧化锌混合，加200mL 3wt%硫酸溶液，以50转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为15%的混合溶液；将40g活性炭以50转/分钟的转速搅拌分散在金属离子的混合溶液中2小时，然后将溶液过滤，洗涤，80℃干燥20小时；将得到固体混合物在400℃焙烧，焙烧时间为1小时，得到活性炭脱硫催化剂成品。该催化剂常温下对0.01 wt%甲基硫醇气体的去除率达到97%。

实施例2

一种活性炭脱硫催化剂，由载体活性炭40g和活性组分金属氧化物20.3g组成，其中，所述金属氧化物混合物由2g氧化铜、5.6g氧化铁、1.4g氧化铝、2.5g氧化镍、5g氧化锰、0.4g氧化钴以及3.4g氧化锌组成。

其制备方法如下：

在室温下，5g醋酸铜、6g硝酸铁、3g硝酸铝、6g醋酸镍、10g醋酸锰、1g醋酸钴和8g硝酸锌混合，加220mL水，以250转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为15%的混合溶液；将40g活性炭以400转/分钟的转速搅拌分散在金属离子的混合溶液中7小时，然后将溶液过滤，洗涤，200℃干燥2小时；将得到固体混合物在1000℃焙烧，焙烧时间为2小时，得到活性炭脱硫催化剂成品。该催化剂常温下对2 wt%二氧化硫气体的去除率达到99%。

实施例3

一种活性炭脱硫催化剂，由载体活性炭45g和活性组分金属氧化物25.68g组成，其中，所述金属氧化物混合物由2.8g氧化铜、8.6g氧化铁、2.8g氧化铝、1.6g氧化镍、6.9g氧化锰、0.48g氧化钴以及2.5g氧化锌组成。

在室温下，将7g硝酸铜、9g硝酸铁、6g硝酸铝、3g硫酸镍、12g硫酸锰、1g硫酸钴和5g硫酸锌混合，加350mL水，以500转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为11%的混合溶液；将45g活性炭以500转/分钟的转速搅拌分散在金属化合物的混合溶液中10小时，然后将溶液过滤，洗涤，120℃干燥4小时；将得到固体混合物在600℃焙烧，焙烧时间为4小时，得到活性炭脱硫催化剂成品。该催化剂常温下对0.01 wt%硫化氢气体的去除率达到98.5%。

实施例4

一种活性炭脱硫催化剂，由载体活性炭75g和活性组分金属氧化物25.3g组成，其中，所述金属氧化物混合物由1.75g氧化铜、4.6g氧化铁、3.5g氧化铝、7.2g氧化镍、3g氧化锰、0.84g氧化钴以及4.4g氧化锌组成。

在室温下，将4g醋酸铜、8g硫酸铁、12g硫酸铝、9g氢氧化镍、6g醋酸锰、2g醋酸钴和10g醋酸锌混合，加200mL水，以550转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为20%的混合溶液；将75g活性炭以500转/分钟的转速搅拌分散在金属化合物的混合溶液中4小时，然后将溶液过滤，洗涤，150℃干燥8小时；将得到固体混合物在800℃焙烧，焙烧时间为6小时，得到活性炭脱硫催化剂成品。该催化剂常温下对0.01 wt%甲基硫醇气体的去除率达到96.3%。

实施例5

一种活性炭脱硫催化剂，由载体活性炭30g和活性组分金属氧化物70g组成，其中，所述金属氧化物混合物由11g氧化铜、7g氧化铁、9g氧化铝、17g氧化镍、13g氧化锰、11g氧化钴以及2g氧化锌组成。

在室温下，将13.4g氢氧化铜、8g氧化铁、7g氢氧化铝和18g氧化镍、18g氢氧化锰、13.8g氢氧化钴和2.5g氢氧化锌混合，加260mL 2wt%盐酸溶液，以800转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为23%的混合溶液；将30g活性炭以800转/分钟的转速搅拌分散在金属化合物的混合溶液中20小时，然后将溶液过滤，洗涤，120℃干燥4小时；将得到固体混合物在700℃焙烧，焙烧时间为5小时，得到活性炭脱硫催化剂成品。该催化剂常温下对0.9 wt%二氧化硫气体的去除率达到95%。

实施例6

一种活性炭脱硫催化剂，由载体活性炭95g和活性组分金属氧化物5g组成，其中，所述金属氧化物混合物由0.4g氧化铜、0.7g氧化铁、1g氧化铝、0.6g氧化镍、0.9g氧化锰、0.4g氧化钴以及1g氧化锌组成。

在室温下，将0.9g硫酸铜、1.3g硫酸铁、3.4g硫酸铝、1.5g硝酸镍、1.9g硝酸锰、1g硝酸钴和2.4g硝酸锌混合，加20mL水，以500转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为38%的混合溶液；将95g活性炭以400转/分钟的转速搅拌分散在金属化合物的混合溶液中5小时，然后将溶液过滤，洗涤，100℃干燥5小时；将得到固体混合物在600℃焙烧，焙烧时间为1小时，得到活性炭脱硫催化剂成品。该催化剂常温下对0.01 wt%甲基硫醚气体的去除率达到98.8%。

实施例7

一种活性炭脱硫催化剂，由载体活性炭40g和活性组分金属氧化物30g组成，其中，所述金属氧化物混合物由5g氧化铜、4g氧化铁、3g氧化铝、9g氧化镍、3g氧化锰、4g氧化钴以及2g氧化锌组成。

在室温下，将6.2g氧化铜、5g氧化铁、2.3g氢氧化铝、10g氧化镍、3.2g氢氧化锰、5g氢氧化钴和2.5g氢氧化锌混合，加160mL 3wt%硝酸溶液，以600转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为17.6%的混合溶液；将40g活性炭以600转/分钟的转速搅拌分散在金属化合物的混合溶液中10小时，然后将溶液过滤，洗涤，115℃干燥5小时；将得到固体混合物在600℃焙烧，焙烧时间为4小时，得到活性炭脱硫催化剂成品。该催化剂常温下对5000ppm硫化氢气体的去除率达到98.4%。

实施例8

一种活性炭脱硫催化剂，由载体活性炭45g和活性组分金属氧化物60g组成，其中，所述金属氧化物混合物由7g氧化铜、9g氧化铁、5g氧化铝、9g氧化镍、11g氧化锰、7g氧化钴以及12g氧化锌组成。

在室温下，将5g氢氧化铜、3g氧化铜、4.5g氢氧化铁、4g氢氧化铝、10g氧化镍、12g氧化锰、8g氧化钴和13g氧化锌混合，加60mL 0.9wt%硝酸和1%硫酸溶液，以500转/分钟的转速搅拌将固体溶解得到金属离子总浓度为50%的混合溶液；将45g活性炭以500转/分钟的转速搅拌分散在金属化合物的混合溶液中8小时，然后将溶液过滤，洗涤，125℃干燥6小时；将得到固体混合物在800℃焙烧，焙烧时间为8小时，得到活性炭脱硫催化剂成品。该催化剂常温下对500ppm甲基硫醇的去除率达到99%。

Claims (3)

1.一种活性炭脱硫催化剂，其特征在于，由载体活性炭30-95重量份和活性组分金属氧化物混合物5-70重量份组成；其中，所述金属氧化物混合物由氧化铜1-10重量份、氧化铁1-11重量份、氧化铝1-10重量份、氧化镍1-10重量份、氧化锰1-11重量份、氧化钴1-9重量份以及氧化锌1-9重量份组成。

2.权利要求1所述的活性炭脱硫催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步、在室温条件下，将含铜化合物、含铁化合物、含铝化合物、含镍化合物、含锰化合物、含钴化合物和含锌化合物按比例混合，其中，含铜化合物为醋酸铜、氧化铜、氢氧化铜、硫酸铜和硝酸铜中的一种或两种以上的混合物，含铁化合物为氢氧化铁、氧化铁、硝酸铁和硫酸铁中的一种或两种以上的混合物，含铝化合物为硝酸铝、硫酸铝和氢氧化铝中的一种或两种以上的混合物，含镍化合物为醋酸镍、氧化镍、硝酸镍、硫酸镍和氢氧化镍中的一种或两种以上的混合物，含锰化合物为醋酸锰、氧化锰、硝酸锰、硫酸锰和氢氧化锰中的一种或两种以上的混合物，含钴化合物为醋酸钴、氧化钴、硝酸钴、硫酸钴和氢氧化钴中的一种或两种以上的混合物，含锌化合物为醋酸锌、氧化锌、硝酸锌、硫酸锌和氢氧化锌中的一种或两种以上的混合物；

第二步、将第一步得到的混合物在水、0.1-3wt%盐酸、0.1-3wt%硫酸和0.1-3wt%硝酸中的一种或两种以上的混合物中，以50-800转/分钟的转速搅拌溶解，得到金属离子总浓度为11-50%的混合溶液；

第三步、按比例将活性炭以50-800转/分钟的转速搅拌分散在第二步得到的混合溶液中2-20小时，然后将溶液过滤，洗涤，得到固体混合物，在80-200℃干燥2-20小时； 

第四步、将第三步中干燥后的固体混合物在400-1000℃焙烧1-10小时，得到活性炭脱硫催化剂。

3.如权利要求2所述的活性炭脱硫催化剂的制备方法，其特征在于，所得脱硫催化剂的比表面积为500-5000m²/g。