CN110215934B - 一种多孔海绵铁的制备方法和系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多孔海绵铁的制备方法和系统，涉及冶金领域。包括以下步骤：S1：获取多孔海绵；S2：将所述多孔海绵浸泡到第一处理液中得到第一海绵；S3：向所述第一海绵喷洒碳酸钠溶液得到第二海绵；S4：对所述第二海绵进行第一热处理得到成型海绵；S5：将所述成型海绵浸入料浆中，得到第三海绵；S6：经过预设时间后，将所述第三海绵进行第二热处理得到还原海绵；S7：使用第二处理液对所述还原海绵进行浸泡洗涤，得到多孔海绵铁。本方案解决了如何增加催化剂载体表面积的技术问题，适用于催化剂载体的制备。
Description
技术领域
本发明涉及冶金领域，特别涉及一种多孔海绵铁的制备方法和系统。
背景技术
催化剂在使用过程中往往需要用到载体，现有的载体通常为氧化铝，但是氧化铝质地紧密，同时氧化铝在作为载体使用时表面容易被污染物覆盖，导致进入氧化铝内部的催化剂难以起到催化的作用，从而增加了消费成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何增加催化剂载体表面积。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种多孔海绵铁的制备方法，包括以下步骤：
S1：获取多孔海绵；
S2：将所述多孔海绵浸泡到第一处理液中得到第一海绵；
S3：向所述第一海绵喷洒碳酸钠溶液得到第二海绵；
S4：对所述第二海绵进行第一热处理得到成型海绵；
S5：将所述成型海绵浸入料浆中，得到第三海绵；
S6：经过预设时间后，将所述第三海绵进行第二热处理得到还原海绵；
S7：使用第二处理液对所述还原海绵进行浸泡洗涤，得到多孔海绵铁。
本发明的有益效果是：通过碳酸钠将第一处理液中的成分保留在多孔海绵中得到第二海绵，再对第二海绵进行第一热处理使得海绵成型为成型海绵，再通过料浆对成型海绵进一步添加成分，经过第二热处理后再进行洗涤，得到还原海绵铁；本方案通过在多孔海绵中增加第一处理液和料浆中的成分增加了多孔海绵的可承载催化剂的表面积，多孔海绵经过处理后能够成为催化剂的载体，从而解决了如何增加催化剂载体表面积的技术问题。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，步骤S2中，所述第一处理液为醋酸钡和醋酸锌的混合溶液，所述混合溶液中醋酸钡在30-60℃下饱和，所述混合溶液中醋酸锌的浓度为100g/L。
采用上述进一步方案的有益效果是，使用这样的第一处理液浸泡多孔海绵后，将醋酸钡和醋酸锌附着在多孔海绵上。
进一步，步骤S4具体为：
S41：温度150℃下将所述第二海绵处理至质量无变化后得到第一阶段产物；
S42：温度400℃下处理所述第一阶段产物3-5h得到第二阶段产物；
S43：温度700℃下处理所述第二阶段产物2-3h得到所述成型海绵。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过步骤S41将第二海绵中的水分全部排除，失去水分的第二海绵继续在150℃的环境下温度不会发生变化；经过400℃的固化处理后的第二阶段产物在700℃时，其中的碳酸锌进行分解，而碳酸钡不分解，从而在海绵中留下孔洞。
进一步，步骤S6具体为：
S61：经过预设时间后，在温度750-850℃下处理所述第三海绵2h以上得到第二热处理初级产物；
S62：在温度1000-1100℃下用氢气还原所述第二热处理初级产物得到所述还原海绵。
采用上述进一步方案的有益效果是，经过预设时间后，第三海绵经过完全反应生成了碳酸锌和碳酸钡，再通过温度750-850℃将碳酸锌进行分解得到有气孔的第二热处理产物，再对第二热处理产物进行还原处理得到还原海绵。
进一步，步骤S5中，所述料浆为三氧化二铁料浆，所述三氧化二铁料浆的固液质量比为2:1。
采用上述进一步方案的有益效果是，将铁离子附着在成型海绵中。
进一步，步骤S7中，所述第二处理液为醋酸浓度<1mol/L的醋酸溶液。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：。
采用上述进一步方案的有益效果是，通过醋酸溶液处理后，还原海绵中的钡离子和锌离子被洗去，得到多孔海绵铁。
一种多孔海绵铁的制备系统，包括浸泡模块、喷洒处理模块、热处理模块、料浆模块、热处理还原模块和洗涤模块；所述浸泡模块用于获取多孔海绵，并将所述多孔海绵浸泡到第一处理液中得到第一海绵；所述喷洒处理模块用于向所述第一海绵喷洒碳酸钠溶液得到第二海绵；所述热处理模块用于对所述第二海绵进行第一热处理得到成型海绵；所述料浆模块用于将所述成型海绵浸入料浆中，得到第三海绵；所述热处理还原模块用于从得到所述第三海绵开始经过预设时间后，将所述第三海绵进行第二热处理得到还原海绵；所述洗涤模块用于使用第二处理液对所述还原海绵进行浸泡洗涤，得到多孔海绵铁。
进一步，所述第一处理液为醋酸钡和醋酸锌的混合溶液，所述混合溶液中醋酸钡在30-60℃下饱和，所述混合溶液中醋酸锌的浓度为100g/L。
进一步，所述热处理模块具体用于在温度150℃下将所述第二海绵处理至质量无变化后得到第一阶段产物；温度400℃下处理所述第一阶段产物3-5h得到第二阶段产物；温度700℃下处理所述第二阶段产物2-3h得到所述成型海绵。
采用上述进一步方案的有益效果是，
进一步，所述热处理还原模块具体用于在温度750-850℃下处理所述第三海绵2h以上得到第二热处理初级产物，再在温度1000-1100℃下用氢气还原所述第二热处理初级产物得到所述还原海绵。
进一步，所述料浆为三氧化二铁料浆，所述三氧化二铁料浆的固液质量比为2:1。
进一步，所述第二处理液为醋酸浓度<1mol/L的醋酸溶液。
本发明附加的方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明实践了解到。
附图说明
图1为本发明多孔海绵铁的制备方法的实施例的方法流程图；
图2为本发明多孔海绵铁的制备系统的实施例的系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例基本如附图1所示：
本实施例中多孔海绵铁的制备方法，包括以下步骤：
S1：获取多孔海绵，本实施例中的多孔海绵可以为聚酯海绵；
S2：将多孔海绵浸泡到第一处理液中得到第一海绵，本实施例中的第一处理液可以为醋酸钡和醋酸锌的混合溶液；
S3：向第一海绵喷洒碳酸钠溶液得到第二海绵，本实施例中的碳酸钠溶液可以为饱和的碳酸钠溶液；
S4：对第二海绵进行第一热处理得到成型海绵；
S5：将成型海绵浸入料浆中，得到第三海绵，本实施例中的料浆可以为三氧化二铁料浆；
S6：经过预设时间后，将第三海绵进行第二热处理得到还原海绵，本实施例中的预设时间可以为20min；
S7：使用第二处理液对还原海绵进行浸泡洗涤，得到多孔海绵铁，本实施例中的第二处理液可以为醋酸溶液。
本发明的有益效果是：通过碳酸钠将第一处理液中的成分保留在多孔海绵中得到第二海绵，再对第二海绵进行第一热处理使得海绵成型为成型海绵，再通过料浆对成型海绵进一步添加成分，经过第二热处理后再进行洗涤，得到还原海绵铁；本方案通过在多孔海绵中增加第一处理液和料浆中的成分增加了多孔海绵的可承载催化剂的表面积，多孔海绵经过处理后能够成为催化剂的载体，从而解决了如何增加催化剂载体表面积的技术问题。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
可选的，在一些其它实施例中，步骤S2中，第一处理液为醋酸钡和醋酸锌的混合溶液，混合溶液中醋酸钡在30-60℃下饱和，混合溶液中醋酸锌的浓度为100g/L，本实施例中的混合溶液中醋酸钡可以在40℃下饱和。
使用这样的第一处理液浸泡多孔海绵后，将醋酸钡和醋酸锌附着在多孔海绵上。
可选的，在一些其它实施例中，步骤S4具体为：
S41：温度150℃下将第二海绵处理至质量无变化后得到第一阶段产物；
S42：温度400℃下处理第一阶段产物3-5h得到第二阶段产物，本实施例中可以为在温度400℃下处理第一阶段产物4h；
S43：温度700℃下处理第二阶段产物2-3h得到成型海绵，本实施例中可以为在温度700℃下处理第一阶段产物3h。
通过步骤S41将第二海绵中的水分全部排除，失去水分的第二海绵继续在150℃的环境下温度不会发生变化；经过400℃的固化处理后的第二阶段产物在700℃时，其中的碳酸锌进行分解，而碳酸钡不分解，从而在海绵中留下孔洞。
可选的，在一些其它实施例中，步骤S6具体为：
S61：经过预设时间后，在温度750-850℃下处理第三海绵2h以上得到第二热处理初级产物，本实施例中可以为在温度800℃下处理第三海绵2.5h；
S62：在温度1000-1100℃下用氢气还原第二热处理初级产物得到还原海绵，本实施例中可以为在温度1000℃下用氢气还原第二热处理初级产物得到还原海绵。
经过预设时间后，第三海绵经过完全反应生成了碳酸锌和碳酸钡，再通过温度750-850℃将碳酸锌进行分解得到有气孔的第二热处理产物，再对第二热处理产物进行还原处理得到还原海绵。
可选的，在一些其它实施例中，步骤S5中，料浆为三氧化二铁料浆，三氧化二铁料浆的固液质量比为2:1。
料浆为包含铁离子的三氧化二铁后，可以将铁离子附着在成型海绵中。
可选的，在一些其它实施例中，步骤S7中，第二处理液为醋酸浓度<1mol/L的醋酸溶液，本实施例中的第二处理液具体可以为醋酸浓度为0.2mol/L的醋酸溶液。
通过醋酸溶液处理后，还原海绵中的钡离子和锌离子被洗去，得到多孔海绵铁。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
如附图2所示，一种多孔海绵铁的制备系统，包括浸泡模块1、喷洒处理模块2、热处理模块3、料浆模块4、热处理还原模块5和洗涤模块6；浸泡模块1用于获取多孔海绵，并将多孔海绵浸泡到第一处理液中得到第一海绵，本实施例中的第一处理液可以为醋酸钡和醋酸锌的混合溶液；喷洒处理模块2用于向第一海绵喷洒碳酸钠溶液得到第二海绵，本实施例中的碳酸钠溶液可以为饱和的碳酸钠溶液；热处理模块3用于对第二海绵进行第一热处理得到成型海绵；料浆模块4用于将成型海绵浸入料浆中，得到第三海绵，本实施例中的料浆可以为三氧化二铁料浆；热处理还原模块5用于从得到第三海绵开始经过预设时间后，将第三海绵进行第二热处理得到还原海绵；洗涤模块6用于使用第二处理液对还原海绵进行浸泡洗涤，得到多孔海绵铁，本实施例中的第二处理液可以为醋酸溶液。
可选的，在一些其它实施例中，第一处理液为醋酸钡和醋酸锌的混合溶液，混合溶液中醋酸钡在30-60℃下饱和，混合溶液中醋酸锌的浓度为100g/L。
可选的，在一些其它实施例中，热处理模块3具体用于在温度150℃下将第二海绵处理至质量无变化后得到第一阶段产物；温度400℃下处理第一阶段产物3-5h得到第二阶段产物，本实施例中可以为在温度400℃下处理第一阶段产物4h；温度700℃下处理第二阶段产物2-3h得到成型海绵，本实施例中可以为在温度700℃下处理第一阶段产物3h。
可选的，在一些其它实施例中，热处理还原模块5具体用于在温度750-850℃下处理第三海绵2h以上得到第二热处理初级产物，本实施例中可以为在温度750-850℃下处理第三海绵2.5h，再在温度1000-1100℃下用氢气还原第二热处理初级产物得到还原海绵。
可选的，在一些其它实施例中，料浆为三氧化二铁料浆，三氧化二铁料浆的固液质量比为2:1。
可选的，在一些其它实施例中，第二处理液为醋酸浓度<1mol/L的醋酸溶液。
需要说明的是，上述各实施例是与上述各方法实施例对应的产品实施例，对于本实施例中各结构装置及可选实施方式的说明可以参考上述各方法实施例中的对应说明，在此不再赘述。
读者应理解，在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (2)
1.一种多孔海绵铁的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：获取多孔海绵；
S2：将所述多孔海绵浸泡到第一处理液中得到第一海绵，所述第一处理液为醋酸钡和醋酸锌的混合溶液，所述混合溶液中醋酸钡在30-60℃下饱和，所述混合溶液中醋酸锌的浓度为100g/L；
S3：向所述第一海绵喷洒碳酸钠溶液得到第二海绵；
S41：温度150℃下将所述第二海绵处理至质量无变化后得到第一阶段产物；
S42：温度400℃下处理所述第一阶段产物3-5h得到第二阶段产物；
S43：温度700℃下处理所述第二阶段产物2-3h得到成型海绵；
S5：将所述成型海绵浸入料浆中，所述料浆为三氧化二铁料浆，所述三氧化二铁料浆的固液质量比为2:1，得到第三海绵；
S61：经过预设时间后，在温度750-850℃下处理所述第三海绵2h以上得到第二热处理初级产物；
S62：在温度1000-1100℃下用氢气还原所述第二热处理初级产物得到还原海绵；
S7：使用第二处理液对所述还原海绵进行浸泡洗涤，所述第二处理液为醋酸浓度<1mol/L的醋酸溶液，得到多孔海绵铁。
2.一种多孔海绵铁的制备系统，其特征在于：包括浸泡模块、喷洒处理模块、热处理模块、料浆模块、热处理还原模块和洗涤模块；所述浸泡模块用于获取多孔海绵，并将所述多孔海绵浸泡到第一处理液中得到第一海绵，所述第一处理液为醋酸钡和醋酸锌的混合溶液，所述混合溶液中醋酸钡在30-60℃下饱和，所述混合溶液中醋酸锌的浓度为100g/L；所述喷洒处理模块用于向所述第一海绵喷洒碳酸钠溶液得到第二海绵；所述热处理模块具体用于在温度150℃下将所述第二海绵处理至质量无变化后得到第一阶段产物；温度400℃下处理所述第一阶段产物3-5h得到第二阶段产物；温度700℃下处理所述第二阶段产物2-3h得到成型海绵；所述料浆模块用于将所述成型海绵浸入料浆中，所述料浆为三氧化二铁料浆，得到第三海绵；所述热处理还原模块具体用于在温度750-850℃下处理所述第三海绵2h以上得到第二热处理初级产物，再在温度1000-1100℃下用氢气还原所述第二热处理初级产物得到还原海绵；所述洗涤模块用于使用第二处理液对所述还原海绵进行浸泡洗涤，所述第二处理液为醋酸浓度<1mol/L的醋酸溶液，得到多孔海绵铁。
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