CN103769054B - 一种脱硫剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于材料化学、气体分离或净化等领域，涉及高效脱硫剂的新型制备方法。采用超声协同方法制备负载型脱硫剂，将正硅酸乙酯溶于醇类的混合溶液中，搅拌加热正硅酸乙酯与醇类的混合溶液质量比在0.1~1：1，加热温度在50℃~100℃；加入Na2CO3于上述溶液中，继续机械搅拌，开启超声辐照装置，再加入蒸馏水，反应温度为50℃~100℃，反应时间控制在1~10h的条件下，生成透明的胶状物，关闭超声，胶状物在室温下老化后，即得目标脱硫剂。采用本发明的超声制备负载型脱硫剂的制备方法，能够制备比表面积大，活性高，脱硫性能好，且循环利用次数多的优异脱硫剂，有利于燃烧后干法脱硫的研究和应用的需要。

Description

一种脱硫剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种超声协同制备负载型脱硫剂的方法，属于材料化学、气体分离或净化等领域。
背景技术
大气中SO2的排放主要来自化石燃料的燃烧。煤燃烧释放出的SO2占总排放量的三分之二，因而在燃煤过程中，SO2控制是能源工业中非常重要的问题。
烟气脱硫(FGD)作为燃烧后脱硫的最主要方式是目前世界上应用得最广和最有效的控制SO2排放的技术。使用可再生吸附剂不但可将硫回收成硫酸或硫磺等易出售产品，而且具有高脱硫效率和同时脱除氮氧化物的性能。
目前，燃煤锅炉安装烟气脱硫装置是降低SO2排放最有效的途径之一，脱硫装置可分为干法、半干法、湿法。
干法烟气脱硫是指应用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂来脱除烟气中的SO2。它的优点是工艺过程简单，无污水、污酸处理问题，能耗低，特别是净化后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生“白烟”现象，净化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小；其缺点是脱硫效率较低，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高，现行工艺中较为广泛采用的能同时脱硫脱氮的可再生吸附剂体系主要有活性焦碳、Na2CO3/Al2O3和CuO/Al2O3等三种。以Na2CO3为吸附剂，可同时高效脱除烟气中的SO2污染物，国外已经实现了工业化应用。同国内普遍采用的湿法脱硫技术相比，该过程具有无需处理淤泥和废水、对多种燃料具有良好兼容性等优点。
超声波是一种在媒介中传播的弹性机械波，频率一般为20kHz~2MHz。超声对有机化学的促进作用越来越受到人们的关注，它为化学工作者提供了一条能够把能量引人到分子中的不同寻常的途径和方法，它能改进化学反应条件，缩短反应时间，改变化合物晶体的表面形貌，并能够提高反应产率和选择性。
CN201110304936.X介绍了将丙氨酸溶液负载在γ-Al2O3上，浸渍后，静置干燥，得到高效吸附脱硫剂。CN200510047541.0介绍了一种负载活性炭的制备方法，以活性炭为载体，添加组分用浸渍法负载到活性炭载体上，添加的组分分布在活性炭绝大部分孔道表面上。“MgAlFe复合氧化物氧化吸附SO2的性质”研究发现该吸附剂可循环利用10次，是一种循环利用脱除SO2的催化材料。
发明内容
本发明的目的是针对目前固体脱硫剂比表面积小，吸附效果差，循环利用次数少，造成原料浪费，增加脱硫剂成本等问题，旨在制备具有高吸附能力、脱硫性能优异、且可以循环多次使用的脱硫催化剂。
本发明的主要技术方案：高效脱硫剂的新型制备方法，其特征是包括以下步骤：
（1）将正硅酸乙酯溶于醇类的混合溶液中，搅拌并加热，加热温度在50℃~100℃；
（2）加入Na2CO3于上述溶液中，继续机械搅拌；
（3）开启超声辐照装置，再加入蒸馏水。
（4）温度为50℃~100℃下反应1~10h，生成透明的胶状物，此时，关闭超声，胶状物在室温下老化后，即得目标脱硫剂。
一般地，本发明方法步骤（1）中正硅酸乙酯与醇类的混合溶液质量比在0.1~1：1，加热温度60℃~80℃。
所述的醇类的混合溶液为乙醇、丙醇、乙二醇中的任意两种或三种。
所述步骤（2）中机械搅拌为桨式或磁力搅拌。
所述步骤（3）中所用的超声辐照装置包括超声发生器和超声换能器；所述的超声发生器为探头式或者槽式，超声换能器为压电陶瓷超声波换能器或磁致伸缩超声波换能器。
所述步骤（3）所用的超声频率为频率10～100kHz的任一低频超声；超声声强为0.01W·cm-2~10W·m-2，优选超声频率为10kHz～40kHz，超声辐照时间为3~10h；超声连续处理过程，采用超声声强0.01W·m-2~10.0W·m-2。
所述步骤（4）中优选反应温度60℃~80℃。
采用本发明的超声制备负载型脱硫剂的制备方法，能够制备比表面积大，活性高，脱硫性能好，且循环利用次数多的优异脱硫剂，有利于燃烧后干法脱硫的研究和应用的需要。
具体实施方式
下面通过实例进一步说明本发明的特点，但本专利的保护范围并不受实施例的限制。
实施例1
将34.65g正硅酸乙酯溶于20.65g乙二醇与20.00g乙醇的混合溶液中，搅拌并加热至80℃，加入2gNa2CO3于上述溶液中，继续搅拌30min，开启20kHz探头式超声连续处理，换能器为压电陶瓷超声波换能器，超声声强为0.3W/cm2，再加入60.00g乙醇和15.00g蒸馏水。80℃下保持8h，生成透明的胶状物，此时，关闭超声，胶状物在室温下老化24h，即得白色片状目标产物，测定此脱硫剂的比表面积为216.31m2/g。
实施例2
将34.65g正硅酸乙酯溶于20.65g乙二醇与20.00g乙醇的混合溶液中，搅拌并加热至80℃，加入2gNa2CO3于上述溶液中，继续搅拌30min，开启20kHz探头式超声，连续处理，换能器为压电陶瓷超声波换能器，超声声强为1.0W/cm2，再加入60.00g乙醇和15.00g蒸馏水。80℃下保持8h，生成透明的胶状物，此时，关闭超声，胶状物在室温下老化24h，即得白色粉末目标产物，测定此脱硫剂的比表面积为255.46m2/g。
实施例3
将34.65g正硅酸乙酯溶于20.65g乙二醇与20.00g乙醇的混合溶液中，搅拌并加热至80℃，加入2gNa2CO3于上述溶液中，继续搅拌30min，开启40kHz槽式超声，连续处理，换能器为压电陶瓷超声波换能器，超声声强为6.0W/cm2，再加入60.00g乙醇和15.00g蒸馏水。80℃下保持8h，生成透明的胶状物，此时，关闭超声，胶状物在室温下老化24h，即得白色粉末目标产物，测定此脱硫剂的比表面积为200.18m2/g。
实施例4
将34.65g正硅酸乙酯溶于20.65g乙二醇与20.00g乙醇的混合溶液中，搅拌并加热至80℃，加入2gNa2CO3于上述溶液中，继续搅拌30min，开启40kHz槽式超声，连续处理，换能器为磁致伸缩超声波换能器，超声声强为1.0W/cm2，再加入60.00g乙醇和15.00g蒸馏水。80℃下保持8h，生成透明的胶状物，此时，关闭超声，胶状物在室温下老化24h，即得白色粉末目标产物，测定此脱硫剂的比表面积为202.13m2/g。

Claims (6)

1.一种脱硫剂的制备方法，其特征是包括以下步骤：
将正硅酸乙酯溶于醇类的混合溶液中，搅拌并加热，加入Na2CO3，继续搅拌；开启超声辐照装置，再加入蒸馏水，反应1~10h，关闭超声，生成物在室温下老化后，即得目标脱硫剂；所用的超声频率为频率10～100kHz的任一低频超声；超声声强为0.01W·cm-2~10W·m-2，超声辐照时间为3~10h；所述正硅酸乙酯与醇类的混合溶液质量比在0.1~1：1，反应温度为60℃~80℃。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用的超声辐照装置由超声发生器和超声换能器组成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的超声发生器为探头式或者槽式。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的超声换能器为压电陶瓷超声波换能器或磁致伸缩超声波换能器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所用的超声频率为10kHz～40kHz。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于醇类的混合溶液为乙醇、丙醇、乙二醇中的任意两种或三种。
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