CN110433780A - 一种介孔材料基吸附剂及其制备方法和应用 - Google Patents
一种介孔材料基吸附剂及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110433780A CN110433780A CN201910757691.2A CN201910757691A CN110433780A CN 110433780 A CN110433780 A CN 110433780A CN 201910757691 A CN201910757691 A CN 201910757691A CN 110433780 A CN110433780 A CN 110433780A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mesoporous material
- preparation
- base adsorbent
- active component
- material base
- 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
- 239000013335 mesoporous material Substances 0.000 title claims abstract description 112
- 239000003463 adsorbent Substances 0.000 title claims abstract description 54
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 31
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 22
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 19
- 238000002803 maceration Methods 0.000 claims description 16
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 10
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 7
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 7
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 7
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910021536 Zeolite Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims description 5
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 claims description 5
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N arsenic trioxide Inorganic materials O1[As]2O[As]1O2 GOLCXWYRSKYTSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 22
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 abstract description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 abstract description 2
- 238000011056 performance test Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 10
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 5
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 4
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 4
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 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 description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910003158 γ-Al2O3 Inorganic materials 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 2
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N nickel(ii) nitrate Chemical compound [Ni+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O KBJMLQFLOWQJNF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- -1 and easy to operate Substances 0.000 description 1
- 229910052789 astatine Inorganic materials 0.000 description 1
- HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);trinitrate Chemical compound [Ce+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O HSJPMRKMPBAUAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N chromium trinitrate Chemical compound [Cr+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O PHFQLYPOURZARY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N copper(II) nitrate Chemical compound [Cu+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O XTVVROIMIGLXTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002274 desiccant Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000003317 industrial substance Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N manganese(2+);dinitrate Chemical compound [Mn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O MIVBAHRSNUNMPP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 1
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007086 side reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/02—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by adsorption, e.g. preparative gas chromatography
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/06—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04
- B01J20/08—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising oxides or hydroxides of metals not provided for in group B01J20/04 comprising aluminium oxide or hydroxide; comprising bauxite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/02—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material
- B01J20/10—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising inorganic material comprising silica or silicate
- B01J20/16—Alumino-silicates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
- B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
- B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
- B01J20/28078—Pore diameter
- B01J20/28083—Pore diameter being in the range 2-50 nm, i.e. mesopores
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/104—Alumina
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/106—Silica or silicates
- B01D2253/108—Zeolites
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2253/00—Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
- B01D2253/10—Inorganic adsorbents
- B01D2253/112—Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
- B01D2253/1124—Metal oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
- B01D2257/204—Inorganic halogen compounds
- B01D2257/2042—Hydrobromic acid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/20—Halogens or halogen compounds
- B01D2257/204—Inorganic halogen compounds
- B01D2257/2045—Hydrochloric acid
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2257/00—Components to be removed
- B01D2257/60—Heavy metals or heavy metal compounds
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及大气污染控制技术领域，具体涉及一种介孔材料基吸附剂及其制备方法和应用。本发明以介孔材料作为载体，利用介孔材料丰富的孔隙结构以及较好的金属氧化物分散性，同时配以特定种类的金属氧化物作为活性组分，能够实现HF、HCl和As2O3蒸气的同时脱除，且脱除效果好。实施例的实验结果显示，在性能测试条件下，本发明提供的介孔材料基吸附剂对HF、HCl和As2O3维持在100％的去除效率时长分别可达到230min、160min和110min。
Description
技术领域
本发明涉及大气污染控制技术领域，具体涉及一种介孔材料基吸附剂及其制备方法和应用。
背景技术
以铜冶炼为代表的有色金属冶炼行业产生的冶炼烟气中富含SO2，SO2是重要的硫酸化工原料，可以将其回收利用以实现经济和环保双重意义。但冶炼烟气中也包含以HF、HCl以及As2O3蒸气为代表的有毒有害气体，它们的存在会干扰成品酸的品质，影响SO2进一步资源化利用。与此同时，这些气体排放到大气中会对环境造成严重污染，对人体产生危害。未经处理的HF、HCl和As2O3蒸气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。因此有必要对冶炼烟气中HF、HCl和As2O3蒸气进行同时脱除处理。
国内外对HF、HCl和As2O3蒸气同时脱除技术的相关研究还比较匮乏，研究重点主要集中在HF、HCl和As2O3蒸气单独脱除技术上，三者由于性质的差异导致脱除方法也有差别，目前主要以湿法吸收净化为主，但净化过程中产生废液的处理依然是一个难以解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种介孔材料基吸附剂及其制备方法和应用，本发明提供的介孔材料基吸附剂能够实现HF、HCl和As2O3蒸气的同时脱除，且脱除效果好。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种介孔材料基吸附剂，包括载体和负载在载体表面的活性组分；所述载体为介孔材料，所述介孔材料为活性氧化铝、沸石、SBA系列介孔材料、ZMS系列介孔材料、KIT系列介孔材料、MCM系列介孔材料、MSU系列介孔材料或FDU系列介孔材料；所述活性组分为金属氧化物，所述活性组分中金属元素包括Fe、Cu、Ni、Mn、Ce和Cr中的至少一种。
优选地，所述活性组分的负载量为1～60％。
本发明提供了上述技术方案所述介孔材料基吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
将介孔材料与浸渍液混合，在超声条件下进行浸渍处理，经固液分离后将所得固体物料依次进行干燥和焙烧，得到介孔材料基吸附剂；所述浸渍液为金属盐的水溶液，所述金属盐为活性组分中金属元素对应的金属盐。
优选地，所述介孔材料的粒度为40～60目。
优选地，所述浸渍液中金属盐为金属硝酸盐。
优选地，所述浸渍液中金属盐的质量浓度为1～15％。
优选地，所述浸渍处理的过程中，浸渍温度为30～60℃，浸渍时间为3～12h，超声频率为28～45kHz。
优选地，所述干燥的温度为80～120℃，时间为5～10h。
优选地，所述焙烧的温度为300～800℃，时间为3～6h。
本发明提供了上述技术方案所述介孔材料基吸附剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的介孔材料基吸附剂在同时脱除HF、HCl和As2O3蒸汽中的应用。
本发明提供了一种介孔材料基吸附剂，包括载体和负载在载体表面的活性组分；所述载体为介孔材料，所述介孔材料为活性氧化铝、沸石、SBA系列介孔材料、ZMS系列介孔材料、KIT系列介孔材料、MCM系列介孔材料、MSU系列介孔材料或FDU系列介孔材料；所述活性组分为金属氧化物，所述活性组分中金属元素包括Fe、Cu、Ni、Mn、Ce和Cr中的至少一种。本发明以介孔材料作为载体，利用介孔材料丰富的孔隙结构以及较好的金属氧化物分散性，同时配以特定种类的金属氧化物作为活性组分，能够实现HF、HCl和As2O3蒸气的同时脱除，且脱除效果好。实施例的实验结果显示，在性能测试条件下，本发明提供的介孔材料基吸附剂对HF、HCl和As2O3维持在100％的去除效率时长分别可达到230min、160min和110min。
本发明提供了所述介孔材料基吸附剂的制备方法，操作简单，原料来源广，且成本低廉，易实现工业化应用。
附图说明
图1为实施例1中介孔材料基吸附剂同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率图；
图2为实施例2中介孔材料基吸附剂同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率图；
图3为实施例3中介孔材料基吸附剂同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率图；
图4为对实施例3制备的介孔材料基吸附剂与未负载活性组分的γ-Al2O3同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率对比图；
图5为对实施例3制备的介孔材料基吸附剂与市售CaO粉末同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率对比图。
具体实施方式
本发明提供了一种介孔材料基吸附剂，包括载体和负载在载体表面的活性组分；所述载体为介孔材料，所述介孔材料为活性氧化铝、沸石、SBA系列介孔材料、ZMS系列介孔材料、KIT系列介孔材料、MCM系列介孔材料、MSU系列介孔材料或FDU系列介孔材料；所述活性组分为金属氧化物，所述活性组分中金属元素包括Fe、Cu、Ni、Mn、Ce和Cr中的至少一种。
在本发明中，所述介孔材料基吸附剂包括载体和负载在载体表面的活性组分。在本发明中，所述载体为介孔材料，所述介孔材料为活性氧化铝(γ-Al2O3)、沸石、SBA系列介孔材料、ZMS系列介孔材料、KIT系列介孔材料、MCM系列介孔材料、MSU系列介孔材料或FDU系列介孔材料，优选为活性氧化铝或SBA-15介孔材料。本发明以介孔材料为载体，具有较高的机械强度以及良好的耐热性，且能够较好的适应复杂的环境，有利于在实际工厂冶炼过程中实现较好的尾气净化效果。
在本发明中，所述活性组分为金属氧化物，所述活性组分中金属元素包括Fe、Cu、Ni、Mn、Ce和Cr中的至少一种，优选为Fe、Cu或Ni。本发明以上述种类的金属氧化物为活性组分，具有较高的反应活性，能够很好地与介孔材料相结合，在尾气净化过程中实现HF、HCl和As2O3蒸气的同时脱除；且原料廉价易得，有利于实现低成本规模化生产。
在本发明中，所述活性组分的负载量优选为1～60％，更优选为10～45％，进一步优选为20～30％；本发明所述活性组分的负载量具体是指活性组分占介孔材料基吸附剂的质量含量。本发明优选控制活性组分的负载量在上述范围内，有利于使活性组分更好地与介孔材料相结合，保证介孔材料基吸附剂对尾气中HF、HCl和As2O3蒸气具有较高的脱除效率。
本发明提供了上述技术方案所述介孔材料基吸附剂的制备方法，包括以下步骤：
将介孔材料与浸渍液混合，在超声条件下进行浸渍处理，经固液分离后将所得固体物料依次进行干燥和焙烧，得到介孔材料基吸附剂；所述浸渍液为金属盐的水溶液，所述金属盐为活性组分中金属元素对应的金属盐。
本发明将介孔材料与浸渍液混合。在本发明中，所述介孔材料的粒度优选为40～60目。本发明对于所述介孔材料的来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可，具体如活性氧化铝(γ-Al2O3)购自郑州金泰干燥剂公司。在本发明中，所述介孔材料在使用前优选采用去离子水清洗，然后经干燥去除水分，如果粒度不满足上述要求的话，优选还需要将干燥后的介孔材料进行研磨和过筛。在本发明中，所述干燥的温度优选为80～120℃，更优选为100℃；干燥的时间优选为6～10h，更优选为8h。本发明对于所述研磨和过筛没有特殊的限定，能够得到所需粒度的介孔材料即可。
在本发明中，所述浸渍液为金属盐的水溶液，所述金属盐为活性组分中金属元素对应的金属盐。在本发明中，所述浸渍液中金属盐优选为金属硝酸盐，具体的为硝酸铁、硝酸铜、硝酸镍、硝酸锰、硝酸铈和硝酸铬中的至少一种，优选为硝酸铁、硝酸铜或硝酸镍。
在本发明中，所述浸渍液中金属盐的质量浓度优选为1～15％，更优选为5～10％。本发明对于所述浸渍液的用量没有特殊的限定，能够将介孔材料完全浸没并保证其充分浸渍即可。
将介孔材料与浸渍液混合后，本发明将所得混合物料在超声条件下进行浸渍处理。在本发明中，所述浸渍处理的过程中，浸渍温度优选为30～60℃，更优选为40～50℃；浸渍时间优选为3～12h，更优选为3～8h；超声频率优选为28～45kHz，更优选为33～40kHz。
浸渍处理完成后，本发明将所得体系进行固液分离，之后将所得固体物料依次进行干燥和焙烧，得到介孔材料基吸附剂。本发明对于所述固液分离的方式没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方式即可，具体如抽滤。在本发明中，所述干燥的温度优选为80～120℃，更优选为90～100℃；时间优选为5～10h，更优选为6～8h。本发明通过干燥去除固体物料中所含水分。在本发明中，所述焙烧的温度优选为300～800℃，更优选为500～700℃；时间优选为3～6h，更优选为3～4h。在本发明中，所述焙烧优选在保护气氛中进行；本发明对于提供保护气氛的保护气体种类没有特殊的限定，具体如氮气。本发明通过焙烧将吸附于介孔材料表面及孔隙中的前驱体(金属盐)转化为具有活性的金属氧化物，从而增强吸附剂的吸附活性。
本发明提供了上述技术方案所述介孔材料基吸附剂或上述技术方案所述制备方法制备得到的介孔材料基吸附剂在同时脱除HF、HCl和As2O3蒸汽中的应用。在本发明中，具体的，可以将介孔材料基吸附剂用于对有色金属冶炼烟气(如铜冶炼烟气)中HF、HCl和As2O3蒸气进行同时脱除处理。本发明对于将所述介孔材料基吸附剂用于对HF、HCl和As2O3蒸汽进行同时脱除处理的方法没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的方法即可。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将SBA-15介孔材料用去离子水清洗干净以去除杂质，在100℃恒温干燥箱中干燥8h，然后研磨并过筛，得到粒度为40～60目的介孔材料粉末；将所述介孔材料粉末5g与质量浓度为5％的Fe(NO3)3水溶液25mL均匀混合后，在40℃、35kHz条件下超声浸渍3h；浸渍完成后抽滤，将所得固体物料在100℃恒温干燥箱中干燥10h，之后在氮气保护、600℃条件下焙烧3h，得到介孔材料基吸附剂，记为Fe-SBA-15吸附剂，其中活性组分的负载量为14.2％。
实施例2
将γ-Al2O3用去离子水清洗干净以去除杂质，在120℃恒温干燥箱中干燥6h，然后研磨并过筛，得到粒度为40～60目的介孔材料粉末；将所述介孔材料粉末5g与质量浓度为10％的Ni(NO3)2水溶液12.5mL均匀混合后，在40℃、35kHz条件下超声浸渍3h；浸渍完成后抽滤，将所得固体物料在100℃恒温干燥箱中干燥10h，之后在氮气保护、500℃条件下焙烧3h，得到介孔材料基吸附剂，记为Ni-γ-Al2O3吸附剂，其中活性组分的负载量为9.3％。
实施例3
将γ-Al2O3用去离子水清洗干净以去除杂质，在120℃恒温干燥箱中干燥6h，然后研磨并过筛，得到粒度为40～60目的介孔材料粉末；将所述介孔材料粉末5g与质量浓度为8％的Cu(NO3)2水溶液15.6mL均匀混合后，在40℃、35kHz条件下超声浸渍3h；浸渍完成后抽滤，将所得固体物料在100℃恒温干燥箱中干燥10h，之后在氮气保护、600℃条件下焙烧3h，得到介孔材料基吸附剂，记为Cu-γ-Al2O3吸附剂，其中活性组分的负载量为9.6％。
实验例1
对实施例1～3制备的介孔材料基吸附剂进行性能测试，其中，测试条件为：HF浓度为200ppm，HCl浓度为200ppm，As2O3蒸汽浓度为100ppm，SO2浓度为12000ppm，相对湿度为49％、空速为15000h-1、温度为150℃。
图1为实施例1中介孔材料基吸附剂同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率图；由图1可知，HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率维持100％的时间分别为120min、90min和80min。
图2为实施例2中介孔材料基吸附剂同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率图；由图2可知，HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率维持100％的时间分别为230min、160min和110min。
图3为实施例3中介孔材料基吸附剂同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率图；由图3可知，HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率维持100％的时间分别为170min、150min和90min。
实验例2
对实施例3制备的介孔材料基吸附剂进行性能测试，并与未负载活性组分的γ-Al2O3(粒度为40～60目)以及市售CaO粉末(粒度为40～60目)的性能进行比较；其中，测试条件为：HF浓度为400ppm，HCl浓度为400ppm，As2O3蒸汽浓度为200ppm，SO2浓度为12000ppm，相对湿度为49％、空速为20000h-1、温度为150℃。
图4为对实施例3制备的介孔材料基吸附剂与未负载活性组分的γ-Al2O3同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率对比图，图5为对实施例3制备的介孔材料基吸附剂与市售CaO粉末同时处理HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率对比图。由图4和图5可知，实施例3制备的介孔材料基吸附剂对HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率维持100％的时间分别为120min、110min和50min，而未负载活性组分的γ-Al2O3对HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率维持100％的时间分别为50min、60min和10min，市售CaO粉末对HF、HCl和As2O3蒸汽的去除效率维持100％的时间分别为60min、80min和1min。
由以上实施例和实验例可知，本发明提供的介孔材料基吸附剂选择性强，能够实现HF、HCl和As2O3蒸气的同时高效脱除，有利于解决有色金属冶炼烟气中SO2的资源化利用问题；同时，本发明提供的制备方法操作简单、吸附剂的制备时间相对较短，原材料廉价易得，不受时间和地域的限制，不会产生副反应；而且，本发明提供的介孔材料基吸附剂的应用条件温和，工作温度≤300℃，易于实现工业化应用。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种介孔材料基吸附剂，其特征在于，包括载体和负载在载体表面的活性组分；所述载体为介孔材料，所述介孔材料为活性氧化铝、沸石、SBA系列介孔材料、ZMS系列介孔材料、KIT系列介孔材料、MCM系列介孔材料、MSU系列介孔材料或FDU系列介孔材料；所述活性组分为金属氧化物，所述活性组分中金属元素包括Fe、Cu、Ni、Mn、Ce和Cr中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的介孔材料基吸附剂，其特征在于，所述活性组分的负载量为1～60％。
3.权利要求1或2所述介孔材料基吸附剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将介孔材料与浸渍液混合，在超声条件下进行浸渍处理，经固液分离后将所得固体物料依次进行干燥和焙烧，得到介孔材料基吸附剂；所述浸渍液为金属盐的水溶液，所述金属盐为活性组分中金属元素对应的金属盐。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述介孔材料的粒度为40～60目。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍液中金属盐为金属硝酸盐。
6.根据权利要求3～5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍液中金属盐的质量浓度为1～15％。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍处理的过程中，浸渍温度为30～60℃，浸渍时间为3～12h，超声频率为28～45kHz。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为80～120℃，时间为5～10h。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的温度为300～800℃，时间为3～6h。
10.权利要求1或2所述介孔材料基吸附剂或权利要求3～9任一项所述制备方法制备得到的介孔材料基吸附剂在同时脱除HF、HCl和As2O3蒸汽中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910757691.2A CN110433780A (zh) | 2019-08-16 | 2019-08-16 | 一种介孔材料基吸附剂及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910757691.2A CN110433780A (zh) | 2019-08-16 | 2019-08-16 | 一种介孔材料基吸附剂及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110433780A true CN110433780A (zh) | 2019-11-12 |
Family
ID=68435932
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910757691.2A Pending CN110433780A (zh) | 2019-08-16 | 2019-08-16 | 一种介孔材料基吸附剂及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110433780A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111330534A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-26 | 昆明理工大学 | 一种介孔氧化铝基吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN114832578A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-02 | 昆明理工大学 | 一种利用sba-15吸附剂吸附氟化氢和氯化氢的方法 |
| CN115501866A (zh) * | 2022-10-29 | 2022-12-23 | 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 | 一种氟化氢吸附剂及其制备应用方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104209090A (zh) * | 2013-06-03 | 2014-12-17 | Ptt公共有限公司 | 用于氯化物脱除的吸附剂 |
-
2019
- 2019-08-16 CN CN201910757691.2A patent/CN110433780A/zh active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104209090A (zh) * | 2013-06-03 | 2014-12-17 | Ptt公共有限公司 | 用于氯化物脱除的吸附剂 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| YUE ZHANG ET AL: "Experiment and mechanism research on gas-phase As2O3 adsorption of Fe2O3-Al2O3", 《FUEL》 * |
| 刘德坤 等: "镧、铈改性介孔氧化铝对氟离子的吸附", 《材料导报》 * |
| 许思维: "Fe改性介孔材料SBA-15对饮用水中砷吸附的研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 韩彩芸: "铝基介孔吸附材料的合成与As(V)吸附性能研究", 《中国博士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》 * |
| 高秀坤 等: "介孔分子筛SBA-15负载MnO2吸附去除水中As(III)", 《沈阳化工大学学报》 * |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111330534A (zh) * | 2020-03-11 | 2020-06-26 | 昆明理工大学 | 一种介孔氧化铝基吸附剂及其制备方法和应用 |
| CN114832578A (zh) * | 2022-05-10 | 2022-08-02 | 昆明理工大学 | 一种利用sba-15吸附剂吸附氟化氢和氯化氢的方法 |
| CN115501866A (zh) * | 2022-10-29 | 2022-12-23 | 中船(邯郸)派瑞特种气体股份有限公司 | 一种氟化氢吸附剂及其制备应用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110433780A (zh) | 一种介孔材料基吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN105233806B (zh) | 一种同时净化硫化氢、磷化氢、砷化氢的吸附剂的制备方法 | |
| CN102764671B (zh) | 一种利用粉煤灰制备脱硝催化剂的方法 | |
| CN104549141B (zh) | 杂原子分子筛吸附剂及其制备方法 | |
| CN102049239A (zh) | 天然沸石离子交换改性制备的氮氧化物吸附剂 | |
| CN104888692B (zh) | 一种同时脱除硫化氢、磷化氢、砷化氢吸附剂的制备方法 | |
| CN103143322A (zh) | 一种改性活性炭基汽油脱硫吸附剂的制备方法 | |
| CN104492375A (zh) | 一种从工业尾气中回收co的吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN103521176A (zh) | 一种改性活性炭硫化氢吸附剂及其制备方法 | |
| CN110201637A (zh) | 一种用于天然气中有机硫化物脱除吸附剂的制备方法 | |
| CN101215035B (zh) | 一种负载锆氧化物的分子筛去除水中氟离子的方法 | |
| CN105268399B (zh) | 常温氨气高效处理材料 | |
| CN107570205A (zh) | 一种改性Beta分子筛催化剂的制备方法 | |
| CN103495388A (zh) | 一种低浓度烟气脱硫用改性活性炭及其制备方法 | |
| CN110124727B (zh) | 粉煤灰基脱硝催化剂及其制备方法和脱硝的方法 | |
| CN114713184B (zh) | 一种用于去除水体镉离子的重金属吸附剂及其制备方法和应用 | |
| CN114100592B (zh) | 一种烟气脱汞材料再生和回收单质汞的方法 | |
| CN108607530A (zh) | 一种脱硫剂及其制备方法和深度脱除二氧化硫的方法 | |
| CN107597183A (zh) | 一种脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN110433773A (zh) | 一种碳基吸附剂及其制备方法和应用 | |
| KR20140033981A (ko) | 이산화탄소 포집 장치 및 그 동작 방법 | |
| CN107774240A (zh) | 烟气还原脱硫催化剂的制备方法 | |
| CN104209112B (zh) | 一种低温克劳斯硫磺回收催化剂处理方法 | |
| CN106492781B (zh) | La改性的La-V2O5/TiO2脱硫催化剂 | |
| CN114733579B (zh) | 从废脱硝催化剂中回收钒的方法、催化剂再生剂及其制备方法、脱硝催化剂及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for 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: 20191112 |