CN104043401B - 一种酸性气体吸附剂、制备方法和其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种二氧化硫吸附剂，包括：载体和负载于载体上的三乙醇胺，所述三乙醇胺与载体的重量比为0.1:1～2:1。根据本发明的吸附剂，其吸附性能好，不易脱附。在使用时，吸附剂的用量少，即少量的吸附剂就能达到较好的吸附效果，使用成本低，具有宽广的应用前景。

Description

一种酸性气体吸附剂、制备方法和其应用
技术领域
本发明涉及吸附剂领域，具体涉及一种可以吸附酸性气体的吸附剂。本发明还涉及上述吸附剂的制备方法及应用。
背景技术
目前，在工业和生活设施中，通常会产生酸性的有毒气体，如硫氧化物、硫化氢等等，比如二氧化硫，其对环境安全造成极大的威胁。比如，二氧化硫等酸性气体会造成酸雨等。如在室内及船体舱室等密闭空间由于含有低浓度的酸性气体如SO2气体，会严重危害人们的健康。因此，很多科研工作者致力于研究各种吸附剂来脱除该有害气体。沸石、埃洛石、蒙脱石等多孔矿物由于其价格廉价、来源广泛等优点被广泛用于脱除有害气体。但这些多孔矿物由于具有较低的比表面积，相对于活性炭等高比表面积的吸附剂来说吸附效果欠佳且容易发生脱附。活性炭由于具有较大的比表面积，因此有较好的物理吸附性能。但是当温度等条件发生变化时，其吸附性能会发生变化，吸脱附效果十分明显，并不能够很好的脱除室内、舱体等密闭空间的有害气体。
本发明希望提供一种具有较高的吸附性能，且不易脱附的吸附剂，能够有效地吸附酸性气体如二氧化硫。
发明内容
针对现有技术中的不足，本发明提供了一种载体负载活性组分三乙醇胺(TEA)的吸附剂，能够有效地吸附酸性气体如二氧化硫等有害气体，甚至能够脱除低浓度的酸性气体，特别适合于室内、舱体等密闭空间低浓度酸性气体的脱除。
根据本发明的一个方面，提供了一种酸性气体吸附剂，包括：载体和负载于载体上的三乙醇胺，所述三乙醇胺与载体的重量比为0.1:1～2:1。
根据本发明所述吸附剂的一个具体实施例，所述三乙醇胺与载体的重量比为0.2:1～1.5:1，优选0.2:1～1.2:1。三乙醇胺作为活性组分，当其含量过低时，使得化学吸附作用较弱，当三乙醇胺负载量过高，会导致物理吸附性能差，从而影响吸附剂的整体吸附性。
根据本发明，载体负载活性组分三乙醇胺后得到的吸附剂，能够有效地吸附酸性气体如二氧化硫等有害气体，甚至能够吸附低浓度的酸性气体，吸附量大，不易脱附。
根据本发明的一个具体实施例，所述载体选自表面改性的多孔物料，优选所述多孔物料选自5A沸石、埃洛石和凹土中的至少一种。所述多孔物料通过表面改性，如表面二氧化硅改性，有利于得到比表面积增大、孔容和孔径合适的所述载体，进而有利于得到吸附性能更佳的吸附剂。
在另一个具体实施例中，所述载体的比表面积为500-600m2/g，优选540-580m2/g；孔容为0.4-0.7cm3/g，优选0.5-0.6cm3/g；平均孔径为3.0-4.5nm，优选为3.5-4.2nm。当选用所述载体时，所得的吸附剂具有相对较大的比表面积，孔隙结构发达，有利于更好地吸附酸性气体。
根据本发明的另外一个方面，提供了一种制备上述吸附剂的方法，包括：将载体与含三乙醇胺的溶液混合，使三乙醇胺负载于所述载体上，得到所述的吸附剂。
根据本发明所述方法的一个具体实施例，所述三乙醇胺的用量与载体的重量比为0.1:1～2:1，优选0.2:1～1.5:1，更优选0.2:1～1.2:1。在所述重量比范围内，所得吸附剂具有更好的吸附性能。
根据本发明所述方法的另一个具体实施例，所述载体的比表面积为500-600m2/g，优选540-580m2/g；孔容为0.4-0.7cm3/g，优选0.5-0.6cm3/g；平均孔径为3.0-4.5nm，优选为3.5-4.2nm。使用所述的载体，由于其比表面积大、孔容高，有利于所得吸附剂具有更好的吸附性能。
根据本发明所述方法的一个具体实施例，所述载体的制备包括：将多孔物料分散于水中形成混合物，然后加入改性剂，反应后，固液分离，焙烧后得到所述载体。所述多孔物料通过表面改性，如表面二氧化硅改性，从而得到了比表面积增大、孔容和孔径合适的所述载体。
在本发明所述方法的一个具体实施例中，所述方法包括以下步骤：
1)将多孔物料分散于水中形成混合物，然后加入改性剂，反应后，固液分离，焙烧后得到所述载体；
2)将步骤1)中得到的所述载体与与含三乙醇胺的溶液混合，使三乙醇胺负载于所述载体上，得到所述的吸附剂。
根据本发明所述方法的另外一个具体实施例，所述改性剂包括二氧化硅的前驱体。所述二氧化硅的前驱体是指能够水解生成二氧化硅的化合物，如正硅酸乙酯和硅酸钠中的至少一种等。在一个具体实例中，所述多孔物料选自5A沸石、埃洛石和凹土中的至少一种
根据本发明所述方法的一个具体实施例，所述步骤1)的混合物中还包括碱或酸。酸或碱的加入能够促进所述前驱体的水解，有利于得到比表面积增大、孔容和孔径合适的载体。所述酸或碱优选不会向沸石中引入其他杂离子的酸或碱，如选用氨水、乙二胺、六甲基四胺等。
根据本发明所述方法的另一个具体实施例，所述混合物中包含表面活性剂。所述表面活性剂的加入，有利于多孔物料的分散。所述表面活性剂，如优选十六烷基溴化铵、三嵌段表面活性剂P123。在一个具体实施例中，将多孔物料体如5A沸石制成粉状，使其能够得到更好的分散。
根据本发明所述方法的一个具体实施例，当多孔物料选用5A沸石时，其可通过包括下述步骤的方法制备：
(1)载体的制备：首先将球状5A沸石研磨至粉末状，然后经200目标准筛过筛，获得粉体，将氨水(25wt％)加入到200毫升的去离子水中，超声15分钟，然后将十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)缓慢加入到氨水溶液中，超声15分钟，随后将粉体的5A沸石缓慢加入到氨水与CTMAB的混合液中，超声振荡15分钟，将沸石与混合液转移到恒温磁力搅拌器上搅拌15分钟，搅拌状态下将正硅酸乙酯逐滴加入到混合液中，恒温持续搅拌2小时后将混合液经抽滤、洗涤、干燥、焙烧等制得MZs(焙烧温度为550℃)，其中，氨水：十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)：5A沸石：正硅酸乙酯＝9：3：3：5～10(wt％)；
(2)化学吸附剂的制备：量取TEA，用去离子水溶解；将1g MZs加入到TEA水溶液中，超声振荡15分钟；然后在70℃恒温加热搅拌直至混合液中的水分蒸干；将固体在鼓风干燥箱中30℃干燥6小时，制备出本发明所述的化学吸附剂。
根据本发明所述的方法，其步骤简便，易于操作，能够通过简单的方法得到高性能的吸附剂。
根据本发明的另外一个方面，提供了一种上述吸附剂或上述方法制备的吸附剂在吸附酸性气体中的应用。
根据本发明，所述酸性气体包括含硫的酸性气体，如包括硫氧化物和硫化氢中的至少一种，优选为二氧化硫。
根据本发明的吸附剂，其吸附性能好，不易脱附，甚至能够吸附低浓度酸性气体，如酸性含硫气体，如二氧化硫，特别适合于室内、舱体等密闭空间低浓度酸性气体的脱除。在使用时，吸附剂的用量少，即少量的吸附剂就能达到较好的吸附效果，使用成本低，具有宽广的应用前景。
附图说明
图1和图3为不同吸附剂在298K下吸附低浓度SO2气体的穿透曲线图；
图2为根据本发明的一个具体实施例在不同反应温度下的穿透曲线图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步描述，但并不构成对本发明的任何限制。
测试方法：采用热重法(TG)测定三乙醇胺负载量，利用N2吸附法测定比表面积。
实施例1(对比)
首先将球状5A沸石研磨至粉末状，然后经200目标准筛过筛，从而获得粉体5A沸石。
实施例2
首先将球状5A沸石研磨至粉末状，然后经200目标准筛过筛，从而获得粉体5A沸石。氨水：十六烷基三甲基溴化铵(CTMAB)：5A沸石：正硅酸乙酯＝9：3：3：5～10(wt％)。将氨水(25wt％)加入到200毫升的去离子水中，超声15分钟。然后将CTMAB缓慢加入到氨水溶液中，超声15分钟。随后将粉体5A沸石缓慢加入到氨水与CTMAB的混合液中，超 声振荡15分钟。将沸石与混合液转移到恒温磁力搅拌器上搅拌15分钟，搅拌状态下将正硅酸乙酯逐滴加入到混合液中，恒温持续搅拌2小时后将混合液经抽滤、洗涤、干燥、焙烧(温度为550℃)等制得载体(即改性的5A沸石MZs，二氧化硅与5A沸石的比例为1：1)。其比表面积为572m2/g，孔容为0.57mL/g，平均孔径为3.8nm。
实施例3
制备载体如实施例2所述。量取TEA，用去离子水溶解；将1g MZs加入TEA水溶液中，超声振荡15分钟；然后在70℃恒温加热搅拌直至混合液中的水分蒸干；将固体在鼓风干燥箱中30℃干燥6小时，制备出重量比为0.2:1的TEA/MZs吸附剂(即三乙醇胺与载体的重量比为0.2：1)。
实施例4
制备步骤同实施例3，不同之处在于吸附剂中三乙醇胺与载体的重量比为0.4:1。
实施例5
备步骤同实施例3，不同之处在于吸附剂中三乙醇胺与载体的重量比为0.6:1。
实施例6
备步骤同实施例3，不同之处在于吸附剂中三乙醇胺与载体的重量比为0.8:1。
实施例7
备步骤同实施例3，不同之处在于吸附剂中三乙醇胺与载体的重量比为1:1。
实施例8
备步骤同实施例3，不同之处在于吸附剂中三乙醇胺与载体的重量比为1.2:1。
实施例9(对比)
使用实施例2中的载体，量取柠檬酸钠并用去离子水溶解。将1g MZs加入柠檬酸钠水溶液中，超声振荡15分钟；然后在70℃恒温加热搅拌直至混合液中的水分蒸干；将固体在鼓风干燥箱中30℃干燥6小时，然后焙烧(温度为550℃)，制备出柠檬酸钠与载体的重量比为0.2:1的吸附剂。
实施例10(对比)
使用实施例2中的载体，量取碳酸钠并用去离子水溶解。将1g MZs加入碳酸钠水溶液中，超声振荡15分钟；然后在70℃恒温加热搅拌直至混合液中的水分蒸干；将固体在鼓风干燥箱中30℃干燥6小时，然后焙烧(温度为550℃)，制备出碳酸钠与载体的重量比为0.2:1的 吸附剂。
应用例：
下面以酸性气体二氧化硫为例，说明根据本发明提供的吸附剂的吸附性能。
穿透实验：将0.1g吸附剂放置于吸附柱中，吸附柱竖直内置于恒温管式炉中，吸附柱竖直吸附柱高度为450mm，内径为9mm。气体流速为150mL/min，气流由上端流入，下端流出。常压下进行穿透实验。二氧化硫的进气浓度为60ppm。
对上述实施例1-10所制备的吸附剂材料进行SO2气体的穿透实验测定，见图1或图3。图1显示了负载不同含量的TEA化学吸附剂在20℃时的穿透曲线。由图1和图3可以看出采用本发明制备的化学吸附剂具有很高的吸附性能，并以实施例7所制备的吸附剂吸附性能较好，穿透时间最长。
将实施例7中的吸附剂在不同温度下进行SO2气体的穿透实验测定。数据如图2中所示，在反应温度为20℃时的穿透时间最长，化学吸附剂的吸附效果最佳。
综上所述，利用本发明制备的高吸附性能的吸附剂，具有非常良好的吸附性能，且吸附剂中的三乙醇胺吸附含硫的酸性气体为化学吸附，吸附后不易脱附。根据本发明提供的吸附剂具有宽广的应用前景。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。

Claims (9)

1.一种制备酸性气体吸附剂的方法，包括：将载体与含三乙醇胺的溶液混合，使三乙醇胺负载于所述载体上，得到所述的吸附剂，其中，所述三乙醇胺的用量与载体的重量比为0.1:1～2:1，所述载体的制备包括：将多孔物料分散于水中形成混合物，然后加入改性剂，反应后，固液分离，焙烧后得到所述载体，所述改性剂为二氧化硅的前驱体，所述酸性气体为含硫的酸性气体，所述载体的比表面积为500-600m2/g；孔容为0.4-0.7cm3/g；平均孔径为3.0-4.5nm，所述多孔物料选自5A沸石、埃洛石和凹土中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三乙醇胺的用量与载体的重量比为0.2:1～1.5:1。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述三乙醇胺的用量与载体的重量比为0.2:1～1.2:1。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述载体的比表面积为540-580m2/g；孔容为0.5-0.6cm3/g；平均孔径为3.5-4.2nm。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述前驱体包含正硅酸乙酯和硅酸钠中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合物中还包括碱或酸。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述碱包括氨水和乙二胺中的至少一种。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述方法制备的吸附剂在吸附酸性气体中的应用，所述酸性气体为含硫的酸性气体。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述酸性气体包括二氧化硫和硫化氢中的至少一种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105498720A (zh) * 2014-10-14 2016-04-20 中国石油化工股份有限公司 一种脱除混和气中h2s、co2和有机硫的固体吸附剂
CN111375383B (zh) * 2018-12-31 2023-07-04 中国石油化工股份有限公司 一种so2吸附材料的制备方法和应用
CN113273476B (zh) * 2021-06-07 2022-05-13 浙江园冶生态建设有限公司 一种污泥植物生长基质及边坡污泥客土绿化方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110206587A1 (en) * 2008-06-17 2011-08-25 Zylum Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Patente Ii Kg Method for the Separation of NOx from a Gas Stream Containing Epoxy
CN102382489A (zh) * 2010-09-01 2012-03-21 北京橡胶工业研究设计院 活性载体法制备低锌硫化活性剂
CN102614832A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 中国地质大学（武汉） 埃洛石基二氧化碳吸附剂及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110206587A1 (en) * 2008-06-17 2011-08-25 Zylum Beteiligungsgesellschaft Mbh & Co. Patente Ii Kg Method for the Separation of NOx from a Gas Stream Containing Epoxy
CN102382489A (zh) * 2010-09-01 2012-03-21 北京橡胶工业研究设计院 活性载体法制备低锌硫化活性剂
CN102614832A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 中国地质大学（武汉） 埃洛石基二氧化碳吸附剂及其制备方法

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