CN107344062A - 一种脱硫剂、其制备方法及应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硫剂，包含高锰酸钾和凹凸棒土。本发明脱硫剂兼具凹凸棒土组分优异的吸附性能和高锰酸钾组分的强氧化性，具有很强的二氧化硫去除能力。与现有脱硫技术相比，本发明更适用于室内空气中二氧化硫的净化。本发明引入具有强氧化性的高锰酸钾直接将二氧化硫氧化为硫酸盐，实现常温脱硫，该反应迅速且高效，保证了二氧化硫的去除效率，具有很好的潜在市场价值。

Description

一种脱硫剂、其制备方法及应用
技术领域
本发明涉及一种脱硫剂、其制备方法及应用，尤其是一种用于室内空气脱硫的脱硫剂、其制备方法及应用。
背景技术
随着我国经济的发展，环境与健康问题日益受到人们的关注。二氧化硫是一种对空气有严重污染的气体，它不仅造成严重的呼吸系统和心血管疾病，还是酸雨形成的主要原因，对建筑物造成严重的破坏，每年造成的经济损失多达 150亿元。世界各国对二氧化硫都制定了严格的排放标准，因此有效地控制空气中的二氧化硫已成为刻不容缓的研究课题，而脱硫技术的开发正是环保领域迫切需要解决的问题。
目前的脱硫技术主要针对工业燃煤烟气中二氧化硫的脱除。控制燃煤二氧化硫排放最有效的途径是烟气脱硫技术，现有烟气脱硫技术应用最为广泛的是铝基氧化铜脱硫剂，铝基氧化铜脱硫剂脱硫精度高、硫容量大，但其有载体成本高、起始活性温度高等缺点，限制了其工业应用。人类80％以上的活动都是在室内完成的，而室内空气中二氧化硫的去除研究鲜见报道，大都是采用改性活性炭去除二氧化硫，但是这种脱硫方法效果不佳且不能去除低浓度二氧化硫。空气净化器作为室内空气治理的末端家电产品，可以有效去除PM2.5，净化甲醛、苯、TVOC等有害气体，去除微生物，其性能已经被人们认可并且广泛应用。而市场上还未见具有二氧化硫去除功能的空气净化器。
凹凸棒土(Attapulgite，ATTP)是一种含铁富镁铝硅酸盐矿石，具有独特的层链状结构，有大的比表面积和较好的吸附活性。凹凸棒土结构中的Mg2+、Al3+容易被H+和其他金属离子置换，使表面呈负电性，形成活性位，是一种有研究及应用价值的吸附剂和载体。国内外对其性能进行了大量研究，并已有将凹凸棒土应用于脱硫方面的研究报道，主要是凹凸棒土酸碱改性处理及凹凸棒土复合金属氧化物等。现有的凹凸棒土复合金属氧化物脱硫剂的脱硫机理为：在较高温度环境下，硫离子向金属氧化物晶粒内不断渗入，发生体相吸收过程，金属氧化物催化氧化二氧化硫为三氧化硫，进一步反应生成硫酸盐，从而达到脱硫的目的。这种脱硫技术对设备和操作要求较高，适用于工业生产中精脱硫环节。
工业锅炉排气温度范围为120～300℃，因此，现有烟气脱硫技术大都不能直接用于室内空气中二氧化硫的去除。凹凸棒土复合金属氧化物脱硫剂的脱硫效果一般，且制备过程复杂，起始脱硫温度较高。这主要是因为脱硫温度、脱硫剂物理化学性能等对凹凸棒土复合脱硫剂的脱硫效果影响显著。
发明内容
基于此，本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种兼具物理吸附和化学吸收双重特性，可快速高效去除空气中，尤其是室内空气中二氧化硫的脱硫剂。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：一种脱硫剂，包含高锰酸钾和凹凸棒土。
此外，值得注意的是，本申请中高锰酸钾是以溶液的形式与凹凸棒土进行混合的，并无结构上的限制。
本发明脱硫剂对二氧化硫的去除机理为：
①物理吸附：凹凸棒土的多孔结构可有效吸附二氧化硫气体；
②化学吸收：高锰酸钾具有强氧化性，可将二氧化硫氧化成硫酸盐，化学反应式如下所示：
2KMnO4+5SO2+2H2O＝＝2MnSO4+K2SO4+H2SO4
本发明脱硫剂兼具凹凸棒土组分优异的吸附性能和高锰酸钾组分的强氧化性，具有很强的二氧化硫去除能力。与现有脱硫技术相比，本发明更适用于室内空气中二氧化硫的净化。现有技术中起始脱硫温度为120～300℃，现有的脱硫剂根本不能用于室温下空气中二氧化硫的去除。本发明引入具有强氧化性的高锰酸钾直接将二氧化硫氧化为硫酸盐，该反应迅速且高效，保证了二氧化硫的去除效率。
优选地，所述高锰酸钾和所述凹凸棒土的重量比为：高锰酸钾：凹凸棒土＝ (0.5～1.5)：(40～60)。
本申请发明人经过大量探索尝试，意外发现，上述含量的高锰酸钾和凹凸棒土混合，能够较大限度的使脱硫剂发挥凹凸棒土组分优异的吸附性能和高锰酸钾组分的强氧化性，达到较好的脱硫效率。
更优选地，所述高锰酸钾和所述凹凸棒土的重量比为：高锰酸钾：凹凸棒土＝1:50。
本申请发明人经过大量探索尝试，意外发现，上述含量的高锰酸钾和凹凸棒土混合，能够最大限度的使脱硫剂发挥凹凸棒土组分优异的吸附性能和高锰酸钾组分的强氧化性，达到最好的脱硫效率。
同时，本发明还公开一种上述脱硫剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将高锰酸钾溶于水，得到高锰酸钾溶液；
(2)将步骤(1)得到的高锰酸钾溶液加入到凹凸棒土中，混合均匀，然后在造粒机中进行造粒，得到造粒后的产品；
(3)将步骤(2)中造粒后的产品进行干燥，得到本发明所述脱硫剂。
优选地，所述步骤(1)中的高锰酸钾溶液中，高锰酸钾的质量百分含量为 1％～3％。脱硫剂的硬度控制，主要是通过高锰酸钾的浓度进行控制，试验表明，不同的高锰酸钾浓度造粒得到的颗粒硬度相差甚远，颗粒甚至有可能不能成型。本申请发明人经过大量尝试发现，上述含量的高锰酸钾浓度为最优值，其他浓度的高锰酸钾溶液混合凹凸棒土造粒存在颗粒稀松不成形、强度低等问题。
更优选地，所述步骤(1)中的高锰酸钾溶液中，高锰酸钾的质量百分含量为2％。
优选地，所述步骤(3)中，干燥的温度为90～110℃，干燥的时间为5～7小时。
此外，本发明还公开了一种上述脱硫剂在净化空气中的应用。
进一步，本发明还公开一种空气净化器，所述空气净化器的滤料为上述脱硫剂。本发明脱硫剂为一种能够快速去除室内空气中二氧化硫的新型脱硫剂。该脱硫剂兼具物理吸附和化学吸收双重特性，可快速高效去除空气中二氧化硫。将该材料应用于空气净化器滤网，用来去除室内空气中二氧化硫，从而避免高浓度二氧化硫对人体呼吸系统造成损害及诱发心血管疾病。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明脱硫剂兼具凹凸棒土组分优异的吸附性能和高锰酸钾组分的强氧化性，具有很强的二氧化硫去除能力。
与现有脱硫技术相比，本发明更适用于室内空气中二氧化硫的净化。现有技术中起始脱硫温度为120～300℃，现有的脱硫剂根本不能用于室温下空气中二氧化硫的去除。本发明引入具有强氧化性的高锰酸钾直接将二氧化硫氧化为硫酸盐，实现常温脱硫，该反应迅速且高效，保证了二氧化硫的去除效率，具有很好的潜在市场价值。
附图说明
图1为本发明所述脱硫剂制备方法的一种流程图。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
本发明所述脱硫剂的一种实施例，本实施例所述脱硫剂包含高锰酸钾和凹凸棒土，所述高锰酸钾和所述凹凸棒土的重量比为：高锰酸钾：凹凸棒土＝1： 50。
本发明所述脱硫剂的一种制备方法，包括如下步骤：
①将10g高锰酸钾溶于500g水，得到高锰酸钾溶液；
②将高锰酸钾溶液缓慢加入到500g凹凸棒土中，混合均匀；
③造粒机造粒；
④100℃干燥6小时得到脱硫剂。
实施例2
本发明所述脱硫剂的一种实施例，本实施例所述脱硫剂包含高锰酸钾和凹凸棒土，所述高锰酸钾和所述凹凸棒土的重量比为：高锰酸钾：凹凸棒土＝0.5： 40。
本发明所述脱硫剂的一种制备方法，包括如下步骤：
①将5g高锰酸钾溶于500g水，得到高锰酸钾溶液；
②将高锰酸钾溶液缓慢加入到400g凹凸棒土中，混合均匀；
③造粒机造粒；
④110℃干燥5小时得到脱硫剂。
实施例3
本发明所述脱硫剂的一种实施例，本实施例所述脱硫剂包含高锰酸钾和凹凸棒土，所述高锰酸钾和所述凹凸棒土的重量比为：高锰酸钾：凹凸棒土＝1.5： 60。
本发明所述脱硫剂的一种制备方法，包括如下步骤：
①将15g高锰酸钾溶于500g水，得到高锰酸钾溶液；
②将高锰酸钾溶液缓慢加入到600g凹凸棒土中，混合均匀；
③造粒机造粒；
④90℃干燥7小时得到脱硫剂。
实施例4
本实施例对实施例1～3中所得脱硫剂的脱硫效率进行研究，测试方法参照《环境空气二氧化硫的测定甲醛吸收-副玫瑰苯胺分光光度法(GB/T 15262-1994)》标准，测试条件为：0.3m3测试舱、颐净车载净化器、炭板尺寸为W92*L145*H18mm、脱硫剂装填量130g、净化1h；测试结果如表1所示：
表1实施例1～3中脱硫剂的脱硫效率测试结果
从表1中的数据可以看出，本发明脱硫剂对室内二氧化硫具有很好的去除效率，尤其是实施例1中脱硫剂对室内空气中二氧化硫的去除效率最高。这也进一步验证了，本发明脱硫剂兼具凹凸棒土组分优异的吸附性能和高锰酸钾组分的强氧化性，具有很强的二氧化硫去除能力。
与现有脱硫技术相比，本发明更适用于室内空气中二氧化硫的净化。这是因为，现有技术中起始脱硫温度为120～300℃，现有的脱硫剂根本不能用于室温下空气中二氧化硫的去除。本发明引入具有强氧化性的高锰酸钾直接将二氧化硫氧化为硫酸盐，可实现常温室内脱硫，且反应迅速高效，保证了二氧化硫的去除效率。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (8)

1.一种脱硫剂，其特征在于，包含高锰酸钾和凹凸棒土。
2.如权利要求1所述的脱硫剂，其特征在于，所述高锰酸钾和所述凹凸棒土的重量比为：高锰酸钾：凹凸棒土＝(0.5～1.5)：(40～60)。
3.如权利要求1或2所述的脱硫剂，其特征在于，所述高锰酸钾和所述凹凸棒土的重量比为：高锰酸钾：凹凸棒土＝1:50。
4.一种如权利要求1～3任一项所述脱硫剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将高锰酸钾溶于水，得到高锰酸钾溶液；
(2)将步骤(1)得到的高锰酸钾溶液加入到凹凸棒土中，混合均匀，然后在造粒机中进行造粒，得到造粒后的产品；
(3)将步骤(2)中造粒后的产品进行干燥，得到本发明所述脱硫剂。
5.如权利要求4所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的高锰酸钾溶液中，高锰酸钾的质量百分含量为1％～3％。
6.如权利要求4所述的脱硫剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，干燥的温度为90～110℃，干燥的时间为5～7小时。
7.一种如权利要求1～3任一项所述脱硫剂在净化空气中的应用。
8.一种空气净化器，其特征在于，所述空气净化器的滤料为权利要求1～3任一项所述的脱硫剂。
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