CN104772146A - 一种改性生物炭基催化剂的制备方法 - Google Patents
一种改性生物炭基催化剂的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104772146A CN104772146A CN201510118340.9A CN201510118340A CN104772146A CN 104772146 A CN104772146 A CN 104772146A CN 201510118340 A CN201510118340 A CN 201510118340A CN 104772146 A CN104772146 A CN 104772146A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- charcoal
- hours
- bio
- cos
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 63
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 title claims abstract description 58
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 13
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 26
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract 2
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 31
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 16
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 9
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 claims description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 8
- 239000005539 carbonized material Substances 0.000 claims description 8
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 8
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 8
- 239000006228 supernatant Substances 0.000 claims description 8
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 235000017060 Arachis glabrata Nutrition 0.000 claims description 3
- 244000105624 Arachis hypogaea Species 0.000 claims description 3
- 235000010777 Arachis hypogaea Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000018262 Arachis monticola Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 claims description 3
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 claims description 3
- 240000007049 Juglans regia Species 0.000 claims description 3
- 235000009496 Juglans regia Nutrition 0.000 claims description 3
- 244000061176 Nicotiana tabacum Species 0.000 claims description 3
- 235000002637 Nicotiana tabacum Nutrition 0.000 claims description 3
- 244000018633 Prunus armeniaca Species 0.000 claims description 3
- 235000009827 Prunus armeniaca Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000010903 husk Substances 0.000 claims description 3
- 235000020232 peanut Nutrition 0.000 claims description 3
- 235000020234 walnut Nutrition 0.000 claims description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 2
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 55
- QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N Carbon disulfide Chemical compound S=C=S QGJOPFRUJISHPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 15
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 10
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 abstract description 10
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 abstract description 9
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N carbon disulfide-14c Chemical compound S=[14C]=S QGJOPFRUJISHPQ-NJFSPNSNSA-N 0.000 abstract description 4
- JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N carbonyl sulfide Chemical compound O=C=S JJWKPURADFRFRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract description 4
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 abstract 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 abstract 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 abstract 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 abstract 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 33
- 239000002585 base Substances 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 10
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 8
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 6
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 3
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000413 hydrolysate Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 230000001473 noxious effect Effects 0.000 description 1
- 125000001741 organic sulfur group Chemical group 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000005437 stratosphere Substances 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 239000005436 troposphere Substances 0.000 description 1
Abstract
本发明公开了一种用于同时脱除羰基硫、二硫化碳、氰化氢的改性生物炭基催化剂的制备方法，该方法以生物炭为载体，进行一系列改性后制备出的催化剂用于COS、CS2和HCN同时催化水解的脱除，催化剂的工作温度为≤100℃，COS和CS2的脱除率≥90%，HCN的脱除率≥70%，生物炭载体由生物质废料经过炭化-活化过程制得，经KOH溶液煮沸后加入金属盐溶液中超声浸渍，然后在一定温度下焙烧；将焙烧后的生物炭放入碱性溶液中超声浸渍后干燥制得改性生物炭基催化剂；该方法工艺简洁，操作便捷，可连续运行，烟气中的COS、CS2和HCN在净化过程中得到脱除及资源化利用，无二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于同时脱除羰基硫、二硫化碳、氰化氢的改性生物炭基催化剂的制备方法，属于大气污染控制技术领域。
背景技术
羰基硫（COS）和二硫化碳（CS2）广泛存在于大气环境中，并且COS是对流层和平流层底的主要含硫气体，它们的来源可分为自然源和人为源。COS和CS2在工业生产和使用过程中排放到大气环境，会对环境和人体造成严重的污染和危害。在大气中，CS2也可以被催化氧化成COS。工业生产中微量的COS和CS2对催化剂有毒害作用，使其催化效果和使用寿命受到严重的影响。由于COS和CS2会通过缓慢的水解反应生成硫化氢（H2S），腐蚀生产设备，不仅给工业生产带来了很大的经济损失，而且增加了设备投资和产品成本。同时COS和CS2的吸入对人类身体健康存在较大的危害。黄磷尾气中COS和CS2是共存的典型有机硫气体，黄磷尾气的净化及资源化利用前提必须同时脱除COS和CS2。
催化水解法脱除COS和CS2的原理是：COS和CS2在催化剂上与水蒸气反应转化成H2S，然后H2S在后续工段上被脱除，催化水解的反应温度一般低于300℃，并且能耗较低，副反应较少，且大部分原料气中含有水解过程所需的水蒸气。与此同时，低温催化水解COS和CS2的过程可避免原料气裂解、甲烷化等副反应的发生，所以该法成为目前脱除COS和CS2研究领域中的热点之一。催化水解法脱除HCN的原理是：HCN在催化剂上与水蒸气反应转化为NH3和CO，NH3又可以在后续工段被氧化为无毒无害的N2，同时水解产物CO也是一碳化工很好的原料气，这种方法不但降低了HCN的毒性，也使其得到资源化的利用。生物炭作为近年来研究的热点，已经在各种领域发挥出了很大的作用。目前生物炭的应用主要是作为催化剂载体，由于生物炭具有巨大的比表面积，能够为催化反应提供足够的吸附位点。同时生物炭的再生性和抗毒性也较好。在大气污染物的去除上，以生物炭作为载体的催化剂已经得到应用。例如：NOx的去除（SCR），H2S的去除（催化氧化），有机硫的去除（催化水解）等。
中国专利CN 102125850A公开了“一种羰基硫水解催化剂及其制备方法”的发明。该发明所涉及羰基硫水解催化剂是由金属盐溶液、碱溶液和碳酸溶液混合后形成的沉淀制成。该催化剂具有95%的COS催化水解效率，但是只能单独去除COS。中国专利CN 101121123A公开了“中温二硫化碳水解催化剂及其制备方法与用途”的发明。该发明所涉及二硫化碳水解催化剂是通过向氧化铝基催化剂中添加改性剂ZrO2和La2O3并浸渍而制成。该催化剂具有95%的CS2的催化水解效率，但是只能单独去除CS2。中国专利CN 101108337B公开了名称为“氰化氢分解催化剂”的发明，该方法所涉及催化剂由金属氧化物组成，能分解HCN、净化煤气杂质及有毒物，可以广泛在HCN分解槽中做催化剂用，却只能单独去除HCN。
目前，关于用改性生物炭基催化剂同时水解催化COS、CS2和HCN的工艺方法未见到报道。本专利中所用生物炭基催化剂可以同时脱除三种气体，产物中的H2S可以制备单质硫，NH3可以氧化为N2，CO可以回收利用，不产生有害污染物，既能解决生物质废弃物的处置问题，也能有效防治大气污染。
发明内容
本发明提供一种用于同时脱除羰基硫、二硫化碳、氰化氢的改性生物炭基催化剂的制备方法，该改性生物炭基催化剂不仅能实现一步式同时脱除烟气中的COS、CS2和HCN，还能有效解决资源化回收利用的问题，该工艺方法具体原理如下：
采用改性生物炭基催化剂，借助烟气中微量水蒸气和O2，使COS、CS2同时催化水解为H2S；同时HCN被催化水解生成NH3和CO；催化剂工作温度为：50~100℃，COS和CS2脱除效率高于90%，HCN脱除效率高于70%。主要反应如下：
（1）
（2）
（3）
本发明的具体步骤如下：
（1）将生物炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗至上清液无浑浊物悬浮，在100~150℃下于鼓风干燥箱中干燥4~7小时；
（2）将干燥后的生物炭在浓度为0.9~1.1mol/L的KOH溶液中煮沸1.5~2.0小时，再用蒸馏水洗涤至pH为中性，过滤后在100~150℃下干燥4~7小时；
（3）将干燥后的生物炭加入质量百分比浓度为1~20%的金属盐溶液中超声浸渍30~60分钟后，在100~150℃下干燥4~7小时，然后在300~600℃下焙烧3~6小时；
（4）将焙烧后的生物炭放入质量百分比浓度为5~30%的碱性溶液中超声浸渍30~60分钟后，在100~150℃下干燥4~7小时，即制得改性生物炭基催化剂。
本发明中所述生物炭是将椰壳、核桃壳、烟杆、木质、杏壳或花生壳在400~700℃的管式炉中氮气保护下炭化1~2小时，再将炭化料与KOH按质量比1:1~3的比例混合均匀，在500~700℃的管式炉中氮气保护下活化1~2小时，取出活化料并用蒸馏水洗至pH呈中性，在100~150℃下干燥4~7小时制得。
本发明中所述金属盐溶液是将如下组成物按比例混合后配制成水溶液制得：35-50%硝酸铁、15-20%硫酸亚铁和35-45%硫酸铝。
本发明中所述超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为28~45kHz。
本发明中所述碱性溶液为KOH、KHCO3、NaOH、NaHCO3、K2CO3、Na2CO3溶液中的一种或多种混合溶液；多种碱混合时，混合后溶液浓度也为5~30%。
本发明方法的优点和技术效果：
（1）本发明制备方法操作简单，生物炭原材料、KOH和金属盐浸渍剂廉价易得，易实现工业化应用，在较低温度下也具有较好的脱除效果，烟气中的COS、CS2和HCN在净化过程中得到脱除及资源化利用。催化水解反应后可得到NH3、H2S等气体，H2S可通过ADA法回收单质硫，NH3可被氧化生成N2，CO作为一碳化工原料气，产物全部充分利用，无二次污染，可广泛用于各类气源中羰基硫、二硫化碳、氰化氢的同时脱除；
（2）催化剂的应用条件温和，脱除效率较高，催化剂的工作温度为≤100℃，COS和CS2的脱除率≥90%，HCN的脱除率≥70%。
附图说明
图1为本发明实施例1改性生物炭基催化剂的COS、CS2、HCN催化转化效率；
图2为本发明实施例2改性生物炭基催化剂的COS、CS2、HCN催化转化效率；
图3为本发明实施例3改性生物炭基催化剂的COS、CS2、HCN催化转化效率；
图4为本发明实施例4改性生物炭基催化剂的COS、CS2、HCN催化转化效率。
图5为本发明实施例5改性生物炭基催化剂的COS、CS2、HCN催化转化效率。
图6为本发明实施例6改性生物炭基催化剂的COS、CS2、HCN催化转化效率。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细描述描述本发明，但本发明保护范围并不限于如下所述内容。以下实施例中水解催化剂的活性可以用COS、CS2和HCN的转化率来表示。
实施例1：将烟杆在600℃的管式炉中氮气保护下炭化1小时，再将炭化料与KOH按质量比1:1的比例混合均匀，在600℃的管式炉中氮气保护下活化2小时，取出活化料并用蒸馏水洗至pH呈中性，在120℃下干燥4小时制得生物炭，将生物炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗4次至上清液无浑浊物悬浮，在100℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时；将干燥后的生物炭在浓度为1mol/L的KOH溶液中煮沸1.5小时，再用蒸馏水洗涤至pH为中性，过滤后在100℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时；将干燥后的生物炭加入质量百分比浓度为15%的金属盐溶液（硝酸铁40%、硫酸亚铁15%、硫酸铝45%混合后配制成水溶液）中超声浸渍40分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为30kHz），再将浸渍后的生物炭在100℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时，然后在500℃下焙烧3小时；将焙烧后的生物炭放入质量百分比浓度为13%的KOH溶液中超声浸渍30分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为45kHz），再将浸渍后的生物炭在100℃下于鼓风干燥箱中干燥5小时，即制得改性生物炭基催化剂。
催化剂的活性测试在Φ4mm×100mm的固定床石英反应器中进行。反应条件为：COS浓度980mg/Nm3、CS2浓度46mg/Nm3、HCN浓度230mg/Nm3、相对湿度49%、空速10000h-1、反应温度40℃、氧气含量5%，反应出口未检测到H2S，且COS、 CS2和HCN水解催化转化率结果见图1，从图中可以得出90%以上的CS2和COS的去除率能分别维持320min和190min，同时70%以上HCN去除率也能维持270min，这表明改性催化剂对COS、 CS2和HCN的去除有明显的效果。
实施例2：将花生壳在700℃的管式炉中氮气保护下炭化2小时，再将炭化料与KOH按质量比1:2的比例混合均匀，在700℃的管式炉中氮气保护下活化1小时，取出活化料并用蒸馏水洗至pH呈中性，在110℃下干燥5小时制得生物炭，将生物炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗5次至上清液无浑浊物悬浮，在130℃下于鼓风干燥箱中干燥6小时；将干燥后的生物炭在浓度为0.9mol/L的KOH溶液中煮沸2.0小时，再用蒸馏水洗涤至pH恒定，过滤后在130℃下于鼓风干燥箱中干燥6小时；将干燥后的生物炭加入质量百分比浓度为7%的金属盐（硝酸铁45%、硫酸亚铁20%、硫酸铝35%混合后配制成水溶液）溶液中超声浸渍30分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为45kHz），再将浸渍后的活性炭在130℃下于鼓风干燥箱中干燥6小时，然后在400℃下焙烧5小时；将焙烧后的生物炭放入质量百分比浓度为22%的Na2CO3溶液中超声浸渍60分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为28kHz），再将浸渍后的生物炭在130℃下于鼓风干燥箱中干燥6小时，即制得改性生物炭基催化剂。
催化剂的活性测试在Φ4mm×100mm的固定床石英反应器中进行。反应条件为：COS浓度980mg/Nm3、CS2浓度46mg/Nm3、HCN浓度230mg/Nm3、相对湿度49%、空速10000h-1、反应温度90℃、氧气含量5%，反应出口未检测到H2S，且COS、 CS2和HCN水解催化转化率结果见图2，从图中可以得出90%以上的CS2和COS的去除率能分别维持230min和155min，同时70%以上HCN去除率也能维持215min，这表明改性催化剂对COS、 CS2和HCN的去除有明显的效果。
实施例3：将椰壳在500℃的管式炉中氮气保护下炭化2小时，再将炭化料与KOH按质量比1:3的比例混合均匀，在600℃的管式炉中氮气保护下活化1小时，取出活化料并用蒸馏水洗至pH呈中性，在130℃下干燥7小时制得生物炭，将生物炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗6遍至上清液无浑浊物悬浮，在110℃下于鼓风干燥箱中干燥4小时；将干燥后的生物炭在浓度为1.1mol/L的KOH溶液中煮沸2.0小时，再用蒸馏水洗涤至pH恒定，过滤后在110℃下于鼓风干燥箱中干燥4小时；将干燥后的生物炭加入质量百分比浓度为11%的金属盐（硝酸铁45%、硫酸亚铁15%、硫酸铝40%混合后配制成水溶液）溶液中超声浸渍50分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为35kHz），再将浸渍后的活性炭在110℃下于鼓风干燥箱中干燥4小时，然后在300℃下焙烧6小时；将焙烧后的生物炭放入质量百分比浓度为17%的碱性溶液（其中KOH:KHCO3的质量比为4:1）中超声浸渍40分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为40kHz），再将浸渍后的生物炭在110℃下于鼓风干燥箱中干燥4小时，即制得改性生物炭基催化剂。
催化剂的活性测试在Φ4mm×100mm的固定床石英反应器中进行。反应条件为：COS浓度980mg/Nm3、CS2浓度46mg/Nm3、HCN浓度230mg/Nm3、相对湿度49%、空速10000h-1、反应温度60℃、氧气含量5%，反应出口未检测到H2S，且COS、 CS2和HCN水解催化转化率结果见图3，从图中可以得出90%以上的CS2和COS的去除率能分别维持400min和250min，同时70%以上HCN去除率也能维持320min，这表明改性催化剂对COS、 CS2和HCN的去除有明显的效果。
实施例4：将核桃壳在700℃的管式炉中氮气保护下炭化2小时，再将炭化料与KOH按质量比1:2的比例混合均匀，在500℃的管式炉中氮气保护下活化2小时，取出活化料并用蒸馏水洗至pH呈中性，在100℃下干燥6小时制得生物炭，将生物炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗5遍至上清液无浑浊物悬浮，在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时；将干燥后的生物炭在浓度为1mol/L的KOH溶液中煮沸1.5小时，再用蒸馏水洗涤至pH恒定，过滤后在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时；将干燥后的生物炭加入质量百分比浓度为13%的金属盐（硝酸铁40%、硫酸亚铁20%、硫酸铝40%混合后配制成水溶液）溶液中超声浸渍45分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为40kHz），再将浸渍后的活性炭在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时，然后在450℃下焙烧4小时；将焙烧后的生物炭放入质量百分比浓度为20%的碱性溶液（其中KOH:NaHCO3:K2CO3的质量比为7:2:1）中超声浸渍35分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为40kHz），再将浸渍后的生物炭在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时，即制得改性生物炭基催化剂。
催化剂的活性测试在Φ4mm×100mm的固定床石英反应器中进行。反应条件为：COS浓度980mg/Nm3、CS2浓度46mg/Nm3、HCN浓度230mg/Nm3、相对湿度49%、空速10000h-1、反应温度80℃、氧气含量5%，反应出口未检测到H2S，且COS、 CS2和HCN水解催化转化率结果见图4，从图中可以得出90%以上的CS2和COS的去除率能分别维持340min和200min，同时70%以上HCN去除率也能维持280min，这表明改性催化剂对COS、 CS2和HCN的去除有明显的效果。
实施例5：将木质废料在500℃的管式炉中氮气保护下炭化1小时，再将炭化料与KOH按质量比1:1的比例混合均匀，在700℃的管式炉中氮气保护下活化1小时，取出活化料并用蒸馏水洗至pH呈中性，在130℃下干燥6小时制得生物炭，将生物炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗5遍至上清液无浑浊物悬浮，在140℃下于鼓风干燥箱中干燥5小时；将干燥后的生物炭在浓度为1.1mol/L的KOH溶液中煮沸1.5小时，再用蒸馏水洗涤至pH恒定，过滤后在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时；将干燥后的生物炭加入质量百分比浓度为1%的金属盐（硝酸铁50%、硫酸亚铁20%、硫酸铝30%混合后配制成水溶液）溶液中超声浸渍45分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为40kHz），再将浸渍后的活性炭在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时，然后在450℃下焙烧4小时；将焙烧后的生物炭放入质量百分比浓度为30%的碱性溶液（其中KOH:K2CO3的质量比为3:1）中超声浸渍30分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为40kHz），再将浸渍后的生物炭在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时，即制得改性生物炭基催化剂。
催化剂的活性测试在Φ4mm×100mm的固定床石英反应器中进行。反应条件为：COS浓度980mg/Nm3、CS2浓度46mg/Nm3、HCN浓度230mg/Nm3、相对湿度49%、空速10000h-1、反应温度50℃、氧气含量5%，反应出口未检测到H2S，且COS、 CS2和HCN水解催化转化率结果见图4，从图中可以得出90%以上的CS2和COS的去除率能分别维持255min和170min，同时70%以上HCN去除率也能维持230min，这表明改性催化剂对COS、 CS2和HCN的去除有明显的效果。
实施例6：将杏壳在600℃的管式炉中氮气保护下炭化2小时，再将炭化料与KOH按质量比1:3的比例混合均匀，在700℃的管式炉中氮气保护下活化1小时，取出活化料并用蒸馏水洗至pH呈中性，在120℃下干燥6小时制得生物炭，将生物炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗5遍至上清液无浑浊物悬浮，在140℃下于鼓风干燥箱中干燥6小时；将干燥后的生物炭在浓度为0.9mol/L的KOH溶液中煮沸1.5小时，再用蒸馏水洗涤至pH恒定，过滤后在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时；将干燥后的生物炭加入质量百分比浓度为20%的金属盐（硝酸铁50%、硫酸亚铁15%、硫酸铝35%混合后配制成水溶液）溶液中超声浸渍45分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为40kHz），再将浸渍后的活性炭在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时，然后在450℃下焙烧4小时；将焙烧后的生物炭放入质量百分比浓度为5%的碱性溶液（其中NaHCO3:K2CO3的质量比为3:2）中超声浸渍40分钟（超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为40kHz），再将浸渍后的生物炭在140℃下于鼓风干燥箱中干燥7小时，即制得改性生物炭基催化剂。
催化剂的活性测试在Φ4mm×100mm的固定床石英反应器中进行。反应条件为：COS浓度980mg/Nm3、CS2浓度46mg/Nm3、HCN浓度230mg/Nm3、相对湿度49%、空速10000h-1、反应温度70℃、氧气含量5%，反应出口未检测到H2S，且COS、 CS2和HCN水解催化转化率结果见图4，从图中可以得出90%以上的CS2和COS的去除率能分别维持310min和190min，同时70%以上HCN去除率也能维持270min，这表明改性催化剂对COS、 CS2和HCN的去除有明显的效果。
Claims (5)
1.一种改性生物炭基催化剂的制备方法，其特征在于按如下步骤进行 ：
（1）将生物炭研磨并筛分成40~60目，然后水洗至上清液无浑浊物悬浮，在100~150℃下干燥4~7小时；
（2）将干燥后的生物炭在浓度为0.9~1.1mol/L的KOH溶液中煮沸1.5~2.0小时，再用蒸馏水洗涤至pH为中性，过滤后在100~150℃下干燥4~7小时；
（3）将干燥后的生物炭加入质量百分比浓度为1~20%的金属盐溶液中超声浸渍30~60分钟后，在100~150℃下干燥4~7小时，然后在300~600℃下焙烧3~6小时；
（4）将焙烧后的生物炭放入质量百分比浓度为5~30%的碱性溶液中超声浸渍30~60分钟后，在100~150℃下干燥4~7小时，即制得改性生物炭基催化剂。
2.根据权利要求1所述的改性生物炭基催化剂的制备方法，其特征在于：生物炭是将椰壳、核桃壳、烟杆、木质、杏壳或花生壳在400~700℃的管式炉中氮气保护下炭化1~2小时，再将炭化料与KOH按质量比1:1~3的比例混合均匀，在500~700℃的管式炉中氮气保护下活化1~2小时，取出活化料并用蒸馏水洗至pH呈中性，在100~150℃下干燥4~7小时制得。
3.根据权利要求1所述的改性生物炭基催化剂的制备方法，其特征在于：金属盐溶液是将如下组成物混合后配制成水溶液制得：35-50%硝酸铁、15-20%硫酸亚铁和35-45%硫酸铝。
4.根据权利要求1或2所述的改性生物炭基催化剂的制备方法，其特征在于：碱性溶液为KOH、KHCO3、NaOH、NaHCO3、K2CO3、Na2CO3溶液中的一种或多种混合溶液。
5.根据权利要求3所述的改性生物炭基催化剂的制备方法，其特征在于：超声浸渍的温度为30℃，超声波频率为28~45kHz。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510118340.9A CN104772146A (zh) | 2015-03-18 | 2015-03-18 | 一种改性生物炭基催化剂的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510118340.9A CN104772146A (zh) | 2015-03-18 | 2015-03-18 | 一种改性生物炭基催化剂的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104772146A true CN104772146A (zh) | 2015-07-15 |
Family
ID=53614096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510118340.9A Pending CN104772146A (zh) | 2015-03-18 | 2015-03-18 | 一种改性生物炭基催化剂的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104772146A (zh) |
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105056882A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-18 | 昆明理工大学 | 一种脱除硫化氢的改性生物炭基吸附剂的制备方法 |
| CN105107459A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 昆明理工大学 | 一种同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法 |
| CN105766591A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-20 | 广西智宝科技有限公司 | 一种石斛栽培基质及其制备方法 |
| CN105766592A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-20 | 覃伟 | 人工种植石斛用的种植基质及其制备方法 |
| CN105850682A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-17 | 广西智宝科技有限公司 | 一种铁皮石斛专用栽培基质及其制备方法 |
| CN106563475A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-04-19 | 昆明理工大学 | 一种同时催化水解羰基硫和二硫化碳的改性硅基催化剂的制备方法 |
| CN107081126A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-22 | 南开大学 | 一种生物炭基除臭剂的制备方法 |
| CN107694578A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-02-16 | 昆明理工大学 | 一种同时脱硫和硝汞的生物炭载体催化剂的制备方法 |
| CN108046234A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-18 | 同济大学 | 提高厌氧生物反应效率的生物炭精加工方法 |
| CN108585391A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-28 | 中国海洋大学 | 一种重金属污染的海洋沉积物的生物炭修复剂及其制备方法和修复方法 |
| CN109393540A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-01 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种提高烟杆生物转化效率的预处理方法 |
| CN110217772A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-09-10 | 中山大学 | 一种改性生物炭及其制备方法和应用 |
| CN112473719A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-03-12 | 潍坊科技学院 | 一种多孔碳氮材料负载纳米双金属催化剂的制备方法及其在苯甲酸加氢反应中的使用方法 |
| CN114195216A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-18 | 山东大学 | 一种基于fm-sbc/spc体系处理生物表面活性剂土壤洗脱液的方法 |
| CN115106083A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-09-27 | 浙江工业大学 | 一种无定形Cu2O/生物质碳催化剂的原位合成方法及应用 |
| CN115646445A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 西安建筑科技大学 | 一种选择吸附硝酸盐的改性生物炭的制备方法 |
| CN116371392A (zh) * | 2023-03-07 | 2023-07-04 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种一体化脱硫脱氰催化剂及其制备方法与应用 |
| CN117065759A (zh) * | 2023-05-12 | 2023-11-17 | 扬州优境环境工程有限公司 | 一种处理工业废水或废气用活性炭负载金属催化剂及其制备方法 |
-
2015
- 2015-03-18 CN CN201510118340.9A patent/CN104772146A/zh active Pending
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 于丽丽等: "改性活性炭水解COS 催化剂的再生方法", 《中南大学学报（自然科学版）》 * |
Cited By (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105056882A (zh) * | 2015-07-20 | 2015-11-18 | 昆明理工大学 | 一种脱除硫化氢的改性生物炭基吸附剂的制备方法 |
| CN105107459A (zh) * | 2015-08-31 | 2015-12-02 | 昆明理工大学 | 一种同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法 |
| CN105107459B (zh) * | 2015-08-31 | 2018-05-25 | 昆明理工大学 | 一种同时脱除硫化氢、羰基硫和二硫化碳吸附剂的制备方法 |
| CN105766591A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-07-20 | 广西智宝科技有限公司 | 一种石斛栽培基质及其制备方法 |
| CN105850682A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-17 | 广西智宝科技有限公司 | 一种铁皮石斛专用栽培基质及其制备方法 |
| CN105766592A (zh) * | 2016-04-27 | 2016-07-20 | 覃伟 | 人工种植石斛用的种植基质及其制备方法 |
| CN106563475A (zh) * | 2016-11-04 | 2017-04-19 | 昆明理工大学 | 一种同时催化水解羰基硫和二硫化碳的改性硅基催化剂的制备方法 |
| CN106563475B (zh) * | 2016-11-04 | 2020-04-03 | 昆明理工大学 | 一种同时催化水解羰基硫和二硫化碳的改性硅基催化剂的制备方法 |
| CN107081126A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-22 | 南开大学 | 一种生物炭基除臭剂的制备方法 |
| CN107694578A (zh) * | 2017-09-22 | 2018-02-16 | 昆明理工大学 | 一种同时脱硫和硝汞的生物炭载体催化剂的制备方法 |
| CN108046234A (zh) * | 2017-11-16 | 2018-05-18 | 同济大学 | 提高厌氧生物反应效率的生物炭精加工方法 |
| CN108046234B (zh) * | 2017-11-16 | 2019-10-01 | 同济大学 | 提高厌氧生物反应效率的生物炭精加工方法 |
| CN108585391B (zh) * | 2018-04-18 | 2019-07-05 | 中国海洋大学 | 一种重金属污染的海洋沉积物的生物炭修复剂及其制备方法和修复方法 |
| CN108585391A (zh) * | 2018-04-18 | 2018-09-28 | 中国海洋大学 | 一种重金属污染的海洋沉积物的生物炭修复剂及其制备方法和修复方法 |
| CN109393540A (zh) * | 2018-11-14 | 2019-03-01 | 湖北中烟工业有限责任公司 | 一种提高烟杆生物转化效率的预处理方法 |
| CN110217772A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-09-10 | 中山大学 | 一种改性生物炭及其制备方法和应用 |
| CN112473719A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-03-12 | 潍坊科技学院 | 一种多孔碳氮材料负载纳米双金属催化剂的制备方法及其在苯甲酸加氢反应中的使用方法 |
| CN112473719B (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-29 | 潍坊科技学院 | 一种多孔碳氮材料负载纳米双金属催化剂的制备方法及其在苯甲酸加氢反应中的使用方法 |
| CN114195216A (zh) * | 2021-11-22 | 2022-03-18 | 山东大学 | 一种基于fm-sbc/spc体系处理生物表面活性剂土壤洗脱液的方法 |
| CN114195216B (zh) * | 2021-11-22 | 2023-04-14 | 山东大学 | 一种基于fm-sbc/spc体系处理生物表面活性剂土壤洗脱液的方法 |
| CN115106083A (zh) * | 2022-06-28 | 2022-09-27 | 浙江工业大学 | 一种无定形Cu2O/生物质碳催化剂的原位合成方法及应用 |
| CN115646445A (zh) * | 2022-10-31 | 2023-01-31 | 西安建筑科技大学 | 一种选择吸附硝酸盐的改性生物炭的制备方法 |
| CN116371392A (zh) * | 2023-03-07 | 2023-07-04 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种一体化脱硫脱氰催化剂及其制备方法与应用 |
| CN117065759A (zh) * | 2023-05-12 | 2023-11-17 | 扬州优境环境工程有限公司 | 一种处理工业废水或废气用活性炭负载金属催化剂及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104772146A (zh) | 一种改性生物炭基催化剂的制备方法 | |
| CN104772143B (zh) | 用于脱除低浓度二硫化碳的负载型污泥基催化剂的制备方法 | |
| CN102847431B (zh) | 一种处理克劳斯工艺尾气的方法 | |
| CN105056882A (zh) | 一种脱除硫化氢的改性生物炭基吸附剂的制备方法 | |
| CN104096585A (zh) | 低温催化氧化二氧化硫的炭基脱硫催化剂及其制备与应用 | |
| CN110075904A (zh) | 一种用于选择性氧化硫化氢气体的碳氮催化剂及其制备方法 | |
| CN107626295A (zh) | 一种用于脱除hcn和cos气体的类水滑石催化剂的制备方法 | |
| CN112938969A (zh) | 一种造孔/掺杂一体化的活化剂制备氮硫共掺杂活性炭的方法及其应用 | |
| CN110102302B (zh) | 一种羰基硫净化用催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN110280235B (zh) | 一种负载型催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101791519B (zh) | 活性半焦法处理含h2s酸气的应用工艺 | |
| CN105289608A (zh) | 一种同时脱除羰基硫和二硫化碳催化剂的制备方法 | |
| CN111921363A (zh) | 一种煤气干法净化用高效脱硫剂及其制备方法和应用 | |
| CN111589415A (zh) | 原位负载氧化锌的活性炭制备方法 | |
| CN113145103B (zh) | 一种加氢脱硫催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113385173A (zh) | 珊瑚堆叠状生物质炭基催化剂的制备方法和应用 | |
| CN111939910B (zh) | 铁掺杂氧化铝材料制备方法以及在光催化选择性氧化硫化氢上的应用 | |
| CN109095589A (zh) | 一种降解水体中二恶烷的组合物及其应用 | |
| CN106732542A (zh) | 一步法制备片状二氧化锰/碳纤维低温脱硝催化剂 | |
| CN102059094A (zh) | 含铜脱硫活性炭的制备方法 | |
| CN105617857B (zh) | 一种ph3选择性低温催化还原no的方法 | |
| CN104645993A (zh) | 一种炭基催化剂的制备方法及应用 | |
| CN114832838A (zh) | 负载金属/硫-过硫酸盐的生物炭复合材料及其制备与应用 | |
| CN106925284A (zh) | 一种高效低成本烟气脱硫催化剂的制备方法 | |
| CN106621779B (zh) | 一种用于同时脱除硫化氢、磷化氢和氰化氢的锰矿渣浆液的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150715 |