CN102423693B

CN102423693B - 二氧化硫稻草秸秆吸附剂的制备和使用方法

Info

Publication number: CN102423693B
Application number: CN 201110247024
Authority: CN
Inventors: 朱晓帆; 杨晨; 谭婷
Original assignee: Sichuan University
Current assignee: Sichuan University
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: CN102423693A

Abstract

本发明公开了一种二氧化硫稻草秸秆吸附剂的制备和使用方法，其制备方法的内容主要包括，将稻草秸秆洗涤、烘干、粉碎；将稻草秸秆粉末浸泡于溶胀剂，充分溶胀后用水洗涤至中性，过滤烘干；溶胀处理后的稻草秸秆粉末再浸泡于氧化剂溶液，充分浸泡后进行洗涤过滤；将氧化剂处理后的稻草秸秆粉末与胺化剂溶液于70～90℃下进行胺化反应，充分反应后经洗涤过滤烘干，即制备得到可用于SO₂吸附的稻草秸秆吸附剂。SO₂稻草秸秆吸附剂使用时，用水浸湿至含湿量不小于100％。本发明的完成与公开，为稻草秸秆的应用开辟了一个全新途径，提高了稻草秸秆价值，同时也为吸附净化SO₂气体提供了一种新的吸附剂，丰富了SO₂吸附剂的类型。

Description

二氧化硫稻草秸秆吸附剂的制备和使用方法

技术领域

本发明涉及二氧化硫(SO₂)气体吸附净化技术领域，特别是涉及SO₂气体稻草秸秆吸附剂的制备方法及使用方法。

背景技术

我国是一个农业大国，也是秸秆资源最为丰富的国家之一。据统计，全世界农作物秸秆年产量超过20亿t，我国农作物秸秆年产量多达7亿t，其中稻草秸秆近4亿t，列世界之首。稻草秸秆的用途，在我国主要是用作造纸原料、牲口饲料、保温材料、翻埋还田或露天焚烧还田，其中露天焚烧还田由于污染大气环境，各地都在禁止。到目前为止，人们对稻草秸秆还没有开发出其他更有价值的应用途径。

二氧化硫(SO₂)是造成酸雨的主要原因之一，酸雨导致土壤和水系的酸化，危害森林和农作物，给人类的生态环境造成灾难性后果。SO₂来源十分广泛，矿物燃料燃烧排放的烟气，汽车尾气等都含有大量SO₂/NOx。中国2000年SO₂排放量高达近2000万吨，在我国很多地区出现了酸雨，目前由酸雨导致的环境污染形势仍十分严峻。采取有效措施减排或控制SO₂刻不容缓，是关系人们生存环境的重大问题。控制SO₂污染的途径可分为三种，即燃烧前脱硫，燃烧中脱硫和废气脱硫，其中废气脱硫被认为是最行之有效的途径。目前国内外废气脱硫技术已有数百种，工业化应用的有几十种。废气脱硫方法按物理学及化学的基本原理，大体上可分为吸收法、吸附法、催化法三种。其中吸附法脱除废气中二氧化硫的关键是吸附剂。目前使用的吸附剂主要是活性炭，种类十分局限。

发明内容

针对目前稻草秸秆用途的局限和可用作吸附二氧化硫的吸附剂种类的局限，本发明的目的是提供一种制备用于SO₂气体吸附的稻草秸秆吸附剂的方法，以及SO₂气体稻草秸秆吸附剂的使用方法，以开辟稻草秸秆使用的新途径，提供一种新的能吸附SO₂有害气体的绿色环保吸附剂。

本发明提供的制备用于SO₂气体吸附的稻草秸秆吸附剂的方法，主要包括以下工艺步骤：

(1)将稻草秸秆洗涤、烘干、粉碎；

(2)将步骤(1)得到的稻草秸秆粉末浸泡于溶胀剂，充分溶胀后洗涤至中性，过滤烘干；

(3)经步骤(2)处理后的稻草秸秆粉末再浸泡于氧化剂溶液，充分浸泡后进行洗涤过滤；

(4)经步骤(3)处理后的稻草秸秆粉末与胺化剂溶液于70～90℃下进行胺化反应，充分反应后经洗涤过滤烘干，即制备得到可用于SO2吸附的稻草秸秆吸附剂。

在上述技术方案中，所述溶胀剂选自但不限于水、乙醇、丙酮和N.N-二甲基甲酰胺，特别是优先选用N.N-二甲基甲酰胺作为溶胀剂。

在上述技术方案中，所述氧化剂选自但不限于三氯氧磷、过氧化氢、高碘酸钠和高锰酸钾，特别是优先选用高锰酸钾作为氧化剂，高锰酸钾溶液的体积浓度一般为1～10％，最好是在5～10％的范围。

在上述技术方案中，所述胺化剂选自但不限于自乙二胺、乙胺和丙胺，特别是优先选用乙二胺，乙二胺溶液的体积浓度一般为5～30％，最好是在10～30％的范围。

在上述技术方案中，稻草秸秆经洗涤、烘干后最好粉碎至20-60目的粉末，即粉碎后筛选20-60目的粉末来制备吸附剂。

在上述技术方案中，各步骤的洗涤环节均用水进行洗涤，最好是用去离子水洗涤。

采用上述方法制备的SO₂气体稻草秸秆吸附剂，使用时需用水进行浸湿，浸湿的程度，即吸附剂的含湿量一般不小于吸附剂自身重量，最好为吸附剂自身重量的100～300％。

本发明的发明人对本发明方法制备的SO₂气体稻草秸秆吸附剂进行了效果实验，实验的方法是将本发明制得的稻草秸秆吸附剂装填于实验装置的吸附柱中，实测吸附剂的硫容。实验条件为：实验装置气体进口二氧化硫(SO₂)浓度为2000PPM，气体流速为200ml/min，吸附剂的含湿量约200％，温度为室温(10～30℃)。实验实测结果，稻草秸秆吸附剂的硫容可达300mg(SO₂)/g(干)，证明了本发明提供的二氧化硫稻草秸秆吸附剂具有很好的SO₂能力。

本发明公开的SO₂稻草秸秆吸附剂制备方法，其工艺路线和工艺条件是发明人通过深入的理论研究和反复实验完成的，筛选出了对稻草秸秆改性十分有效的溶胀剂、氧化剂、胺化剂，且在完成SO₂稻草秸秆吸附剂制备方法的研究过程中发现，所制备的SO₂稻草秸秆吸附剂，只有当其湿含量达到一定的程度，才能发挥其吸附SO₂的潜力，即本发明所制备的SO₂气体稻草秸秆吸附剂采用本发明的使用方法具有很好的SO₂吸附能力。

本发明的SO₂稻草秸秆吸附剂制备方法的完成与公开，为稻草秸秆的应用开辟了一个全新途径，提高了稻草秸秆的价值，同时也为吸附净化SO₂气体提供了一种新的吸附剂，丰富了SO₂吸附剂的类型。本发明不论在理论上还是工业应用上都有积极意义。

具体实施

下面通过实施例对本发明进行具体的描述，但有必要在此指出的是，实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整进行具体实施，是不需付出创造性劳动的，应仍属于本发明的保护范围。

实施例1

(1)将稻草秸秆洗涤、烘干、粉碎，筛取20-60目粉末备用；

(2)在稻草秸秆粉末中加入能浸没样品的N.N-二甲基甲酰胺试剂，制得溶胀的稻草秸秆，然后用水洗涤至中性，过滤烘干；

(3)取上述烘干样品，加入体积浓度5％的KMnO₄，溶液，在室温下(10～30℃)浸泡约1小时左右，用水洗涤后过滤；

(4)加入体积浓度10％乙二胺溶液于步骤(3)制得的秸秆样品中，加热至80℃左右(70～90℃范围都可)搅拌胺化反应，待样品充分胺化反应后，停止加热，冷却，用水洗涤过滤烘干，即得到可用于SO2吸附的稻草秸秆吸附剂。

上述制备得到的SO₂稻草秸秆吸附剂，用水浸湿至湿含量(重量含量)为200％，将吸附剂装填于实验装置的吸附柱中，于气体进口二氧化硫(SO₂)浓度为2000PPM，气体流速为200ml/min，室温下(10～30℃)进行实验，所制备的SO₂稻草秸秆吸附剂的饱和硫容约为300mg(SO₂)/g(干)。

实施例2～11由以下列表给出。在实施例2～11各实施例中，操作工艺步骤均与实施例1相同，其中氧化剂、胺化剂的溶液浓度为体积浓度(v/v)。

Claims

1.一种二氧化硫稻草秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于主要包括以下几个步骤：

（1）将稻草秸秆洗涤、烘干、粉碎；

（2）将步骤（1）得到的稻草秸秆粉末浸泡于溶胀剂，充分溶胀后洗涤至中性，过滤烘干；

（3）经步骤（2）处理后的稻草秸秆粉末再浸泡于体积浓度为5~10%高锰酸钾溶液，充分浸泡后进行洗涤过滤；

（4）经步骤（3）处理后的稻草秸秆粉末与胺化剂溶液于70~90℃下进行胺化反应，充分反应后经洗涤过滤烘干，即制备得到可用于二氧化硫吸附的稻草秸秆吸附剂。

2.根据权利要求1所述的二氧化硫稻草秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于所述溶胀剂选自水、乙醇、丙酮和N，N-二甲基甲酰胺。

3.根据权利要求2所述的二氧化硫稻草秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于所述溶胀剂为N, N-二甲基甲酰胺。

4.根据权利要求1或2或3所述的二氧化硫稻草秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于所述胺化剂选自乙二胺、乙胺和丙胺。

5.根据权利要求4所述的二氧化硫稻草秸秆吸附剂的制备方法，其特征在于所述胺化剂为乙二胺，乙二胺溶液的体积浓度为10~30%。

6.权利要求1至5之一所述制备方法制备的二氧化硫稻草秸秆吸附剂的使用方法，其特征在于二氧化硫稻草秸秆吸附剂在使用时用水进行浸湿，含湿量为吸附剂自身重量的100~300%。