CN105107521A - Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂及其制备方法 - Google Patents
Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105107521A CN105107521A CN201510439333.9A CN201510439333A CN105107521A CN 105107521 A CN105107521 A CN 105107521A CN 201510439333 A CN201510439333 A CN 201510439333A CN 105107521 A CN105107521 A CN 105107521A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- active carbon
- nitrate solution
- desulphurization catalyst
- nitric acid
- 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
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本发明公开了一种Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂及其制备方法，脱硫催化剂以经硝酸改性的活性炭为载体，以金属Mn和Fe为活性组分，活性组分通过浸渍、氮气氛围高温煅烧负载在载体上，其中Mn与Fe的负载量均为催化剂重量的1-7wt％。脱硫催化剂制备方法，先将活性炭浸没于硝酸中进行改性，再将改性后的活性炭浸没在硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的混合溶液中，使活性组分Mn和Fe负载在改性活性炭载体上，然后将负载了Mn和Fe的改性活性炭置入煅烧设备中，在氮气氛围下于600℃-1000℃充分煅烧，即制备得到脱硫催化剂。本发明制备的脱硫催化剂，在80℃温度下的脱硫效率可达100％，工作硫容可高达219mgSO2/g催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种活性炭基脱硫催化剂，更具体地说，是涉及一种用于烟气脱硫的以活性炭作为载体的Mn-Fe双金属掺杂的活性炭基脱硫催化剂。
背景技术
活性炭因其具有较高的稳定性、大比表面积和特殊的表面化学特性被广泛用于烟气脱硫。商用炭基脱硫催化剂一般都有发达的孔隙结构和各种官能团，为脱除烟气中SO2提供了吸附和催化氧化的活性中心，通过改善其孔隙结构和表面化学特性来提高其吸附能力和硫容，其制备一般还要都同时兼顾再生难易、机械强度、原料来源与售价等因素。现有技术的炭基脱硫催化剂的制备，目前主要有两种方法，一种是通过浸渍的方式将活性组分金属离子负载在活性炭上，另一种是将活性组分、载体以及粘结剂等共混后再成型。
公开号为CN1304783A的专利文件公开了一种烟气脱硫剂及其应用方法，公开的脱硫剂各组分重量百分比为：活性焦80～95％，铁5～20％。用于工业锅炉烟气脱硫，将脱硫剂装入固定床或移动床反应器中，反应控制温度120～200℃，通入常压烟气，空速为500～80000h-1，饱和硫容为20～70mgSO2/100g脱硫剂。
公开号为CN103706227A公开了一种常温复合脱硫剂的制备方法，通过向可溶性钴盐和可溶性铁盐的混合溶液中加入0.05-0.5mol/L的尿素，再加入碳酸氢钠调节溶液的pH值为7.2-7.5；在温度为130-140℃，压力为0.12-0.15Mpa条件下反应0.5-2小时制备得到含钴的羟基氧化铁沉淀颗粒；将所述羟基氧化铁沉淀颗粒浸渍锌盐后，在含氧气氛中、250-300℃条件下流化煅烧，即得到一种常温复合脱硫剂产品。据该专利发明人推测，由该方法制备的复合脱硫剂，相比于现有技术中的脱硫剂，在常温条件下具有更高的硫容。
活性炭作为一种吸附催化材料，被广泛用于烟气脱硫。活性炭脱硫是利用活性炭材料的吸附和催化性能脱除烟气中的二氧化硫，烟气中的硫资源可以产物硫酸或硫磺等多种形式回收利用，在烟气治理的过程中回收烟气中的硫资源。活性炭的脱硫性能是由其表面物理结构和表面化学特征共同决定的。目前，活性炭的表面改性方法主要有以下几种：用氧化剂对活性炭进行氧化处理，改变活性炭表面的含氧官能团种类及含量；经热处理改变活性炭表面的吸附活性位；在活性炭表面负载金属或金属氧化物，以增强活性炭的催化氧化能力。在活性炭表面负载金属化合物可以显著地增强活性炭的脱硫活性，而且金属的负载量、种类和煅烧温度等与炭基催化剂的脱硫性能密切相关。脱硫催化剂的优劣，目前本领域主要从脱硫催化剂的脱硫能力、硫容来评价。
随着雾霾天气对人们身体健康危害认识的加深，人们对改善大气环境的愿望越来越迫切，研究开发具有更高脱硫能力和硫容的烟气脱硫催化剂，仍然是本领域科技工作者共同面临的重大课题。
发明内容
针对现有技术的用于烟气治理的脱硫催化剂技术现状与不足，本发明的发明目的旨在提供一种Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂及其制备方法，以提高脱硫催化剂的硫容和脱硫能力。
本发明提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂，其构成是以经硝酸改性的活性炭为载体，以金属Mn和Fe为活性组分，活性组分通过浸渍、氮气氛围高温煅烧负载在载体上，其中Mn的负载量为脱硫催化剂重量的1-7wt％，Fe的负载量为脱硫催化剂重量的1-7wt％。
在本发明的上述技术方案中，Mn的负载量优先为脱硫催化剂重量的5-7wt％，进一步的，为脱硫催化剂重量的7wt％；Fe的负载量优先为脱硫催化剂重量的1-3wt％，进一步的，为脱硫催化剂重量的1wt％。
以上所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂，可通过主要包括以下工艺步骤的方法来制备：
(1)将活性炭浸没于重量浓度为15-55％的硝酸中，搅拌均匀后静置不少于2小时；
(2)经硝酸充分浸渍的活性炭，过滤后用水清洗至洗出液为中性，然后抽滤、烘干，得到经硝酸改性的活性炭；
(3)按照脱硫催化剂Mn的负载量、Fe的负载量以及元素守恒定律分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液，然后将两种溶液混合；
(4)经硝酸改性的活性炭浸没于硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的混合溶液中，搅拌均匀后静置不少于2小时，蒸干液相使Mn和Fe浸渍在改性活性炭上；
(5)将浸渍了Mn和Fe的改性活性炭置于煅烧设备中，在氮气氛围下于600℃-1000℃充分煅烧，即得到了要制备的脱硫催化剂。
在本发明的上述制备方法的技术方案中，活性炭浸没于硝酸内进行改性，一般采用重量浓度15-55％的硝酸，活性炭浸没于硝酸内搅拌均匀后，静置的时间一般为8-12小时，通常为过夜，使活性炭得到改性。当硝酸的浓度比较高时，可通过加入水进行稀释，使硝酸溶液刚好浸没过活性炭。
在本发明的上述制备方法的技术方案中，硝酸浸渍后的活性炭经过滤、水清洗、抽滤后，最好于80℃-120℃烘干。
在本发明的上述制备方法的技术方案中，经硝酸改性的活性炭浸没于硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的混合溶液中，搅拌均匀后，静置的时间一般为8-12小时，通常为过夜，之后先进行水浴蒸干，液相蒸干后再进行烘干，使Mn和Fe浸渍在改性活性炭上；进一步的，经硝酸改性的活性炭浸没于硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的混合溶液中静置8-12小时后，优先采用于50℃-70℃下水浴蒸干；液相蒸干后优先采用于80℃-120℃下烘干。
在本发明的上述制备方法的技术方案中，浸渍了Mn和Fe的改性活性炭置于煅烧设备中，优先采用于氮气纯度不低于重量分数99.99％的高纯氮气氛围进行煅烧；煅烧温度优先选择600℃-700℃。
本发明提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，是以经硝酸改性的活性炭为基体，以金属Mn和Fe为活性组分，通过浸渍、氮气氛围高温煅烧将活性组分负载在基体上得到的一种完全不同于现有技术的活性炭基脱硫催化剂。本发明所提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂，具有非常高的脱硫性能，在80℃温度下的脱硫效率可达100％，工作硫容可达98-219mgSO2/g催化剂，较之现有技术的活性炭基脱硫催化剂的饱和硫容20～70mgSO2/100g催化剂，硫容大大提高。
附图说明
图1不同铁负载量的脱硫催化剂脱硫效率与时间的关系曲线图。
图2不同煅烧温度的脱硫催化剂脱硫效率与时间的关系曲线图。
图3不同锰负载量的脱硫催化剂脱硫效率与时间的关系曲线图。
图4脱硫催化剂脱硫活性评价装置示意图。
图4中各图示标号表示对象分别为：1-气体(二氧化硫、氮气)钢瓶；2-减压阀；3-转子流量计；4-空气泵；5-混合瓶；6-缓冲瓶；7-饱和增湿器；8-超级恒温水浴；9-反应器夹套水循环泵；10-三通阀；11-反应器；12-采样瓶；13-尾气吸收瓶；14-湿式气体流量计
具体的实施方式
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的说明，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作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。
在本发明的各实施例中，各组分的百分数含量和份数含量，除特别说明之外，均为重量百分数含量和重量份数含量。
本发明各实施例的脱硫催化剂，其脱硫活性评价采用附图4所示的系统进行。模拟气体(SO2、N2、O2)先经过转子流量计控制流量后进入气体混合瓶中混合均匀，再经过气体缓冲瓶进入饱和增湿器与80℃水蒸气混合。气体反应前后都经由过浓度为3％的双氧水与SO2指示剂制备成的吸收液，当溶液颜色由蓝绿色逐渐变红时，说明有SO2穿透，并用浓度为0.01mol/L的NaOH滴定确定溶液中SO2含量，用湿式流量计确定混合气体的总流量。以SO2出口浓度刚大于200mg/m3为催化剂穿透点，计算催化剂硫容以及绘制催化剂脱硫曲线。
实施例1
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为39％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约12小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约110℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的5wt％，Fe的负载量为催化剂重量的1wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置一晚后于60℃左右水浴锅中蒸干。最后置于干燥箱中于105℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于900℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为5％Mn+1％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图1，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为121mgSO2/g催化剂，工作时间为229min(表1)。
实施例2
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为25％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约12小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约105℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的5wt％，Fe的负载量为催化剂重量的2wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置一晚后于65℃左右水浴锅中蒸干。最后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于900℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为5％Mn+2％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图1，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为143mgSO2/g催化剂，工作时间为268min(表1)。
实施例3
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为50％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的5wt％，Fe的负载量为催化剂重量的3wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于900℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为5％Mn+3％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图1，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为146mgSO2/g催化剂，工作时间为274min(表1)。
实施例4
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为45％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约105℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的5wt％，Fe的负载量为催化剂重量的4wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于60℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于105℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于900℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为5％Mn+4％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图1，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为114mgSO2/g催化剂，工作时间为209min(表1)。
实施例5
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为20％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的5wt％，Fe的负载量为催化剂重量的5wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于900℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为5％Mn+5％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图1，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为98mgSO2/g催化剂，工作时间为185min(表1)。
实施例6
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为39％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的5wt％，Fe的负载量为催化剂重量的3wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于650℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为5％Mn+3％Fe/NAC-650。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图2，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为151mgSO2/g催化剂，工作时间为290min(表2)。
实施例7
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为39％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的5wt％，Fe的负载量为催化剂重量的3wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于700℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为5％Mn+3％Fe/NAC-700。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图2，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为150mgSO2/g催化剂，工作时间为287min(表2)。
实施例8
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为45％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的5wt％，Fe的负载量为催化剂重量的3wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于800℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为5％Mn+3％Fe/NAC-800。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图2，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为130mgSO2/g催化剂，工作时间为245min(表2)。
实施例9
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为35％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的5wt％，Fe的负载量为催化剂重量的3wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于1000℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为5％Mn+3％Fe/NAC-1000。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图2，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为104mgSO2/g催化剂，工作时间为195min(表2)。
实施例10
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为39％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的1wt％，Fe的负载量为催化剂重量的7wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于650℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为1％Mn+7％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图3，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为123mgSO2/g催化剂，工作时间为228min(表3)。
实施例11
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为39％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的2wt％，Fe的负载量为催化剂重量的6wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于650℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为2％Mn+6％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图3，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为171mgSO2/g催化剂，工作时间为316min(表3)。
实施例12
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为39％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的3wt％，Fe的负载量为催化剂重量的5wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于650℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为3％Mn+5％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图3，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为161mgSO2/g催化剂，工作时间为298min(表3)。
实施例13
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为39％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的4wt％，Fe的负载量为催化剂重量的4wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于650℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为4％Mn+4％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图3，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为193mgSO2/g催化剂，工作时间为357min(表3)。
实施例14
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为39％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的6wt％，Fe的负载量为催化剂重量的2wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于650℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为6％Mn+2％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图3，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为191mgSO2/g催化剂，工作时间为359min(表3)。
实施例15
将活性炭(AC)置于烧杯中，加入重量分数为39％的硝酸，当硝酸刚好浸没AC时停止加入，密封静置约10小时。然后用水清洗至洗出液为中性，抽滤后于约115℃烘干，得到经硝酸处理改性的活性炭，记为NAC。称取30gNAC，依据Mn的负载量为催化剂重量的7wt％，Fe的负载量为催化剂重量的1wt％，以及元素守恒定律，计算出所需的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的用量，分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液。将配制好的硝酸锰溶液和硝酸铁溶液混合后加入NAC，搅拌，静置12小时后于55℃左右水浴锅中蒸干，之后置于干燥箱中于110℃左右烘干约12h。烘干后送入煅烧设备中，以N2(高纯氮气，99.99％)为保护气，于650℃左右下煅烧约2h，得到脱硫催化剂，标记为7％Mn+1％Fe/NAC。
本实施例提供的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基烟气脱硫催化剂，在反应空速为1809h-1、床层温度为80℃、SO2入口浓度为2500ppm左右、O2含量为10％、水蒸气含量为10.4％的条件下，评价脱硫活性。脱硫效率与时间的关系图见图3，工作硫容(SO2出口浓度达到200mg/m3时催化剂所移除SO2的量)为219mgSO2/g催化剂，工作时间为418min(表3)。
表1催化剂的工作硫容和穿透时间
表2不同煅烧温度的5％Mn+3％Fe/NAC催化剂的工作硫容和穿透时间
表3Mn、Fe不同比例催化剂的工积硫容和穿透时间
Claims (10)
1.一种Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂，其特征在于，以经硝酸改性的活性炭为载体，以金属Mn和Fe为活性组分，活性组分通过浸渍、氮气氛围高温煅烧负载在载体上，其中Mn的负载量为脱硫催化剂重量的1-7wt％，Fe的负载量为脱硫催化剂重量的1-7wt％。
2.根据权利要求1所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂，其特征在于，所述Mn的负载量为脱硫催化剂重量的5-7wt％，Fe的负载量为脱硫催化剂重量的1-3wt％。
3.根据权利要求2所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂，其特征在于，所述Mn的负载量为脱硫催化剂重量的7wt％，Fe的负载量为脱硫催化剂重量的1wt％。
4.权利要求1或2或3所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂的制备方法，其特征在于主要包括以下工艺步骤：
(1)将活性炭浸没于重量浓度为15-55％的硝酸中，搅拌均匀后密封静置不少于2小时；
(2)经硝酸充分浸渍的活性炭，过滤后用水清洗至洗出液为中性，然后抽滤、烘干，得到经硝酸改性的活性炭；
(3)按照脱硫催化剂Mn的负载量、Fe的负载量以及元素守恒定律分别配制硝酸锰溶液和硝酸铁溶液，然后将两种溶液混合；
(4)经硝酸改性的活性炭浸没于硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的混合溶液中，搅拌均匀静置不少于2小时后，蒸干液相使Mn和Fe浸渍在改性活性炭上；
(5)将浸渍了Mn和Fe的改性活性炭置于煅烧设备中，在氮气氛围下于600℃-1000℃充分煅烧，即得到了要制备的脱硫催化剂。
5.根据权利要求4所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂制备方法，其特征在于，活性炭浸没于重量浓度为15-55％的硝酸中密封静置8-12小时。
6.根据权利要求4所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂制备方法，其特征在于，硝酸浸渍后的活性炭经过滤、水清洗、抽滤后，于80℃-120℃烘干。
7.根据权利要求4所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂制备方法，其特征在于，经硝酸改性的活性炭浸没于硝酸锰溶液和硝酸铁溶液的混合溶液中静置8-12小时后，先进行水浴蒸干，液相蒸干后再进行烘干，使Mn和Fe浸渍在改性活性炭上。
8.根据权利要求7所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂制备方法，其特征在于，水浴蒸干温度为50℃-70℃，烘干温度为80℃-120℃。
9.根据权利要求4所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂制备方法，其特征在于，所述氮气氛围为氮气纯度不低于重量分数99.99％的高纯氮气氛围。
10.根据权利要求4所述的Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂制备方法，其特征在于，浸渍了Mn和Fe的改性活性炭置于煅烧设备中于600℃-700℃煅烧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510439333.9A CN105107521A (zh) | 2015-07-24 | 2015-07-24 | Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510439333.9A CN105107521A (zh) | 2015-07-24 | 2015-07-24 | Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105107521A true CN105107521A (zh) | 2015-12-02 |
Family
ID=54655763
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510439333.9A Pending CN105107521A (zh) | 2015-07-24 | 2015-07-24 | Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105107521A (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106925229A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-07-07 | 福州大学 | 一种铁锌基复合木质素活性炭脱硫剂及其制备方法 |
| CN107308946A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-11-03 | 辽宁石油化工大学 | 一种用于烟气脱硫的页岩灰脱硫剂及其制备方法 |
| CN110479094A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-22 | 四川恒泰环境技术有限责任公司 | 一种脱硫催化剂以及基于脱硫催化剂的烟气脱硫处理系统 |
| WO2020122808A1 (en) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | Sembcorp Industries Ltd | A metal doped catalyst |
| CN112058273A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-11 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种高炉煤气脱硫催化剂及其制备方法和应用 |
| CN114057193A (zh) * | 2020-07-31 | 2022-02-18 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种氮掺杂活性炭基脱硫剂及其制备方法、应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51138575A (en) * | 1975-05-28 | 1976-11-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Process for r emoval of nitrogen exides and sulfur oxides in exhaust gas |
| CN102641651A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-22 | 四川大学 | 低温活性炭基脱硫剂及其的制备方法 |
| CN104525116A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-22 | 上海克硫环保科技股份有限公司 | 一种脱硫脱硝的改性活性焦及其制备方法 |
-
2015
- 2015-07-24 CN CN201510439333.9A patent/CN105107521A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51138575A (en) * | 1975-05-28 | 1976-11-30 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | Process for r emoval of nitrogen exides and sulfur oxides in exhaust gas |
| CN102641651A (zh) * | 2012-03-30 | 2012-08-22 | 四川大学 | 低温活性炭基脱硫剂及其的制备方法 |
| CN104525116A (zh) * | 2014-12-31 | 2015-04-22 | 上海克硫环保科技股份有限公司 | 一种脱硫脱硝的改性活性焦及其制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| JIA-XIU GUO等: "Influence of Calcination Temperatures on the Desulfurization Performance of Fe Supported Activated Carbons Treated by HNO3", 《IND.ENG.CHEM.RES.》 * |
| YONG-JUN LIU等: "Thermal Regeneration of Manganese Supported on Activated Carbons Treated by HNO3 for Desulfurization", 《ENERGY FUELS》 * |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106925229A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-07-07 | 福州大学 | 一种铁锌基复合木质素活性炭脱硫剂及其制备方法 |
| CN107308946A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-11-03 | 辽宁石油化工大学 | 一种用于烟气脱硫的页岩灰脱硫剂及其制备方法 |
| CN106925229B (zh) * | 2017-04-12 | 2019-10-01 | 福州大学 | 一种铁锌基复合木质素活性炭脱硫剂及其制备方法 |
| WO2020122808A1 (en) * | 2018-12-12 | 2020-06-18 | Sembcorp Industries Ltd | A metal doped catalyst |
| CN113396013A (zh) * | 2018-12-12 | 2021-09-14 | 胜科工业有限公司 | 金属掺杂催化剂 |
| CN110479094A (zh) * | 2019-08-30 | 2019-11-22 | 四川恒泰环境技术有限责任公司 | 一种脱硫催化剂以及基于脱硫催化剂的烟气脱硫处理系统 |
| CN114057193A (zh) * | 2020-07-31 | 2022-02-18 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种氮掺杂活性炭基脱硫剂及其制备方法、应用 |
| CN112058273A (zh) * | 2020-08-26 | 2020-12-11 | 中国科学院山西煤炭化学研究所 | 一种高炉煤气脱硫催化剂及其制备方法和应用 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105107521A (zh) | Mn-Fe双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂及其制备方法 | |
| CN105032389A (zh) | Mn-Ce双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂及其制备方法 | |
| CN105032403B (zh) | 一种用于烟气低温脱硫脱硝催化剂及其制备方法 | |
| Lu et al. | Enhanced biological removal of NOx from flue gas in a biofilter by Fe (II) Cit/Fe (II) EDTA absorption | |
| CN105381801A (zh) | 一种直接催化分解n2o催化剂 | |
| CN106076417A (zh) | 用于低温烟气同时脱硫脱硝的炭基杂多酸催化剂及其制备与应用方法 | |
| CN102389791A (zh) | 一种以高岭土为载体的脱硫脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN103920461A (zh) | 磁性生物炭量子点复合物吸附剂及其制备和使用方法 | |
| CN105032445A (zh) | Mn-Ni双金属掺杂活性炭基脱硫催化剂及其制备方法 | |
| CN105665032A (zh) | 脱硝催化剂模块硬化液及硬化方法 | |
| CN102641651A (zh) | 低温活性炭基脱硫剂及其的制备方法 | |
| CN108722432A (zh) | 一种高活性中低温scr催化剂及其制备方法 | |
| CN110327910A (zh) | 一种协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法 | |
| CN103111333B (zh) | 一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用 | |
| CN108355606B (zh) | 一种具有良好抗水性的低温NOx吸附催化剂以及制备方法 | |
| CN107497283A (zh) | 一种大空速铁系脱硫剂及其制备方法与应用 | |
| CN103316624B (zh) | 一种脱磷剂及其制备方法 | |
| CN107983354B (zh) | 一种抗碱中毒铜基尖晶石低温脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN114192158A (zh) | 一种CO和NOx协同脱除催化剂的制备方法 | |
| CN102489150B (zh) | 一种常温负载型铁基硫化氢脱除剂的制备方法 | |
| CN113578341A (zh) | 一种协同nh3与co的脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN106475128B (zh) | 一种工业废气净化催化剂的制备方法 | |
| CN106673068A (zh) | 钙钛矿型复合氧化物催化材料在h2s选择氧化过程中的应用 | |
| CN108404922B (zh) | 一种用于低温NOx快速交替吸附-再生的催化剂以及制备方法 | |
| CN114558622B (zh) | 一种协同脱除硫化氢和羰基硫的脱硫催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into 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: 20151202 |