CN108479695A - 分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法 - Google Patents

分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法。利用分子筛的孔道特性作为核材料，以介孔三氧化二铝作为壳，将一定量的分子筛纳米颗粒通过超声分散于制备介孔三氧化二铝的溶液中，制备出具有核壳结构和特定孔结构的吸附剂。利用该吸附剂的特殊结构和核、壳材料的孔道大小，将其用于同时脱硫脱硝工艺中，结果发现该吸附剂可以有效减弱SO2和NOx的竞争吸附，具有较高的同时脱硫脱硝性能。本方法制备的核壳结构吸附剂工艺简单，性质稳定，吸附容量大，应用操作简便，具有良好的经济，环境和社会效益。

Description

分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法
技术领域
本发明属于材料和环保技术领域，具体涉及一种分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法。
背景技术
SO2和NOx是均为我国只要大气污染物，过量的排放会造成雾霾、酸雨和光化学烟雾等，严重危害动植物健康，生态环境甚至人类健康。化石燃料的燃烧是SO2和NOx的主要来源。虽然近年来我国SO2和NOx的排放有了一定的下降，但总排放量仍然较高，需要进一步加强减排工作。
目前工业上最常用的脱硫脱硝技术均为单独工艺，如为以钙基为主的湿法脱硫技术(WFGD)和以氨为还原剂的选择性催化还原脱硝技术(SCR)。近年来，由于同时脱硫脱硝技术可以减少设备配置，节省空间，降低成本等优势越来越受到人们的关注。吸附法同时脱硫脱硝由于其工艺简单，材料来源广，价格低，可再生循环利用等优点而被国内外学者广泛研究。在传统的吸附同时脱硫脱硝工艺中，SO2对NOx的吸附起消极作用SO2的存在会抑制NOx的吸附效果，造成NOx的快速穿透，然而NOx的存在不会影响或促进SO2的吸附效果。所以采用吸附法同时脱硫脱硝需要一种可以有效抑制SO2和NOx间的竞争吸附，具有较高吸附容量的吸附剂。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法。在制备过程中将分子筛分散到制备三氧化二铝的前体物溶液中，通过三氧化二铝形成过程中包裹分子筛形成分子筛为核三氧化二铝为壳的核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂。本方法制备的核壳结构吸附剂合成方法简单，吸附容量大，可以减弱SO2和NOx的竞争吸附，实现同时脱硫脱硝，具有良好的经济，环境和社会效益。
一种分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a)将铝盐配置成一定浓度的水溶液，控制反应温度，在超声及剧烈搅拌的条件下逐滴加入一定浓度的氨水至溶液的pH值为8-10，在500-3000r/min的转速下离心分离，并用去离子水清洗多次去除酸根例子，得到固体备用；
b)把步骤a)得到的固体加入一定体积的水然后在一定温度下活化一段时间，在500-3000r/min的转速下离心分离，用无水乙醇清洗去水，得到的固体备用；
c)将步骤b)得到的固体与一定量的分子筛，无水乙醇及造孔剂混合，搅匀后在一定温度下干燥一段时间，最后在600-1000℃下焙烧3-7小时，即可得到核壳结构吸附剂。
进一步地，步骤a)所述铝盐为硫酸铝、硝酸铝、硫酸铝、异丙醇铝中的一种，铝盐的浓度为质量分数5％-15％，反应温度为20-60℃，氨水的浓度为15％-28％，调节后溶液的pH为8-10，离心转速为500-3000r/min。
进一步地，步骤b)所述加入水的体积为400-700mL，活化温度为70-90℃，活化时间为2-5小时。
进一步地，步骤c)所述分子筛为ZSM-5、SAPO-34、沸石分子筛中的一种，造孔剂为CTAB、PVA、PVE、尿素、P123中的一种，分子筛和三氧化二铝的质量比为2:1–1:3，加入无水乙醇的体积为50-200mL，造孔剂的加入量为1-4g，干燥温度为70-120℃，干燥时间为8-15小时。
本发明开发了以分子筛为壳，三氧化二铝为壳的核壳结构吸附剂，并运用到同时脱硫脱硝工艺中，与现有技术相比具有以下显著优点：
1.本方法制备的核壳结构吸附剂原材料价格低廉，合成方法简单；
2.本方法制备的核壳结构吸附剂吸附容量大，性质稳定，可以循环利用；
3.本方法制备的核壳结构吸附剂可以有效的抑制SO2和NOx之间的竞争吸附，同时脱硫脱硝效果好.
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
a)将15g硫酸铝配置成质量分数为10％的水溶液，控制反应温度为30℃，在超声及剧烈搅拌的条件下逐滴加入20％的氨水至溶液的pH值为9，在2000r/min的转速下离心分离，并用去离子水清洗多次去除酸根例子，得到固体备用。
b)上述固体加入500mL的水然后在80℃活化4小时，在2500r/min的转速下离心分离，用无水乙醇清洗去水。得到的固体备用。
c)将固体，1.2g ZSM-5分子筛和120mL的无水乙醇及1.5g的CTAB混合，搅匀后在90℃干燥12小时，最后在800℃下焙烧5小时，即可的得到核壳结构吸附剂A。
实施例2
a)将12g硝酸铝配置成质量分数为12％的水溶液，控制反应温度为40℃，在超声及剧烈搅拌的条件下逐滴加入25％的氨水至溶液的pH值为8，在1400r/min的转速下离心分离，并用去离子水清洗多次去除酸根例子，得到固体备用。
b)上述固体加入450mL的水然后在90℃活化2小时，在800r/min的转速下离心分离，用无水乙醇清洗去水。得到的固体备用。
c)将固体，2.0g SAPO-34分子筛和100mL的无水乙醇及1.2g的PVA混合，搅匀后在100℃干燥10小时，最后在900℃下焙烧6小时，即可的得到核壳结构吸附剂B。
实施例3
a)将8g氯化铝配置成质量分数为8％的水溶液，控制反应温度为50℃，在超声及剧烈搅拌的条件下逐滴加入28％的氨水至溶液的pH值为10，在1600r/min的转速下离心分离，并用去离子水清洗多次去除酸根例子，得到固体备用。
b)上述固体加入600mL的水然后在70℃活化5小时，在1000r/min的转速下离心分离，用无水乙醇清洗去水。得到的固体备用。
c)将固体，1.8g沸石分子筛和80mL的无水乙醇及3g的尿素混合，搅匀后在120℃干燥11小时，最后在1000℃下焙烧3小时，即可的得到核壳结构吸附剂C。
效果测试：
同时脱硫脱硝性能的测试条件如下：反应温度100℃，气体流量为200mL/min，NO浓度为300ppm，SO2浓度为500ppm，O2浓度为5％，N2作为平衡气，空速为24000h-1。吸附剂吸附容量如下表所示：
样品 A B C
NOx吸附容量(mmol/g) 0.1456 0.1438 0.1394
SO2吸附容量(mmol/g) 0.2785 0.2649 0.2706

Claims (4)

1.一种分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
a)将铝盐配置成一定浓度的水溶液，控制反应温度，在超声及剧烈搅拌的条件下逐滴加入一定浓度的氨水至溶液的pH值为8-10，在500-3000r/min的转速下离心分离，并用去离子水清洗多次去除酸根例子，得到固体备用；
b)把步骤a)得到的固体加入一定体积的水然后在一定温度下活化一段时间，在500-3000r/min的转速下离心分离，用无水乙醇清洗去水，得到的固体备用；
c)将步骤b)得到的固体与一定量的分子筛，无水乙醇及造孔剂混合，搅匀后在一定温度下干燥一段时间，最后在600-1000℃下焙烧3-7小时，即可得到核壳结构吸附剂。
2.如权利要求1所述分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法，其特征在于步骤a)所述铝盐为硫酸铝、硝酸铝、硫酸铝、异丙醇铝中的一种，铝盐的浓度为质量分数5％-15％，反应温度为20-60℃，氨水的浓度为15％-28％，调节后溶液的pH为8-10，离心转速为500-3000r/min。
3.如权利要求1所述分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤b)所述加入水的体积为400-700mL，活化温度为70-90℃，活化时间为2-5小时。
4.如权利要求1所述分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法，其特征在于，步骤c)所述分子筛为ZSM-5、SAPO-34、沸石分子筛中的一种，造孔剂为CTAB、PVA、PVE、尿素、P123中的一种，分子筛和三氧化二铝的质量比为2:1–1:3，加入无水乙醇的体积为50-200mL，造孔剂的加入量为1-4g，干燥温度为70-120℃，干燥时间为8-15小时。
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