CN113828278A - 一种废气处理用高效脱硝剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种废气处理用高效脱硝剂及其制备方法，属于废气处理技术领域。该制备方法为向氧化石墨烯中加入液体前驱物，混合均匀；再加入石灰石粉末、纳米级氧化钙、纳米级氧化镁、二氧化钛、碳酸钠；经过浸渍、减压蒸馏、烧结工序，得到脱硝剂载体；然后加入脱硝剂和氨水，经过浸渍和干燥工序，负载在脱硝剂载体上，造粒，得到废气处理用高效脱硝剂。该脱硝剂采用改性石墨烯作为载体，原料价廉易得，过程简单，大大的降低生产成本；具有较高的热稳定性和吸附效率，在处理高温废气时吸附效率依然可以达到95%，使其达到排放的标准，处理过程简单，具有广泛的应用前景。

Description

一种废气处理用高效脱硝剂及其制备方法
技术领域
本发明属于废气处理技术领域，具体涉及一种废气处理用高效脱硝剂及其制备方法。
背景技术
工业生产中排放出的废气中常含有大量的含硝化合物，这些含硝化合物与空气中的水反应生成的硝酸和亚硝酸，因此带来酸雨污染。酸雨对生态环境和农作物危害性极大，如何有效降低含硝化合物废气的排放，成为亟待解决的问题。
在现有脱硝处理中采用脱硝剂以物理吸附的方式应用居多，该方法操作简单，脱硝剂制备成本较低，对吸附设备要求不高；但是现有技术中脱硝剂制备过程较为复杂，工业化生产过程中会影响吸附效率；另外脱硝剂载体热稳定性差，造成脱硝剂不能承受过高温度的废气处理环境，限制其应用；脱硝剂载体负载率不高，容易导致吸附效率下降，增加使用量，增加废气处理成本，对企业产生很大压力，不利于推广应用。因此，需要开发一种高效脱硝剂，提高热稳定性和吸附效率的基础下，并优化其制备方法。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，本发明要解决的一个技术问题在于提供一种废气处理用高效脱硝剂的制备方法，该制备过程中原料价廉易得，过程简单，大大降低生产成本。本发明要解决的另一个技术问题在于提供一种废气处理用高效脱硝剂，该脱硝剂可以高效的吸附废气中的含硝化合物，热稳定性和吸附效率优异。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种废气处理用高效脱硝剂的制备方法，向氧化石墨烯中加入液体前驱物，混合均匀；再加入石灰石粉末、纳米级氧化钙、纳米级氧化镁、二氧化钛、碳酸钠；经过浸渍、减压蒸馏、烧结工序，得到脱硝剂载体；然后加入脱硝剂和氨水通过浸渍和干燥工序，负载在脱硝剂载体上，造粒，得到废气处理用高效脱硝剂。向氧化石墨稀中加入液体前驱物，对其进行改性，提高脱硝剂的热稳定性和吸附效率。
所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，所述液体前驱物为钛酸丁酯、烷基醇酰胺或二辛基琥珀酸磺酸钠中任一种；所述氧化石墨烯与液体前驱物的用量比为1g:5～20mL。
所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，所述脱硝剂选自尿素、氯化铵、甲酸铵或醋酸铵中的任一种或更多种，所述脱硝剂的用量为脱硝剂载体质量的5％～10％。
所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，所述氨水的质量分数为15～20wt％，所述脱硝剂与氨水的用量比为1g:3～10mL。
所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，所述脱硝剂载体中氧化石墨烯、石灰石粉末、纳米级氧化钙、纳米级氧化镁、二氧化钛、碳酸钠的重量份数分别为40～60份、15～20份、10～20份、5～10份、1～5份和1～5份。
所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，所述脱硝剂载体制备时浸渍时间为24～72h；减压蒸馏至含液量为10％以下；烧结温度为300～500℃，时间为3～8h。
所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，所述脱硝剂和氨水浸渍5～10h，浸渍结束后在120℃条件下干燥至恒重。
本发明另一方面还提供上述制备方法得到的废气处理用高效脱硝剂。
有益效果：与现有的技术相比，本发明的优点包括：
(1)本发明废气处理用高效脱硝剂在制备过程中对氧化石墨烯载体进行改性，加入活性纳米级氧化钙等组分，得到脱硝剂载体，再将脱硝剂负载于脱硝剂载体上，最终得到颗粒状的废气处理用高效脱硝剂；该制备过程中原料价廉易得，过程简单，大大的降低生产成本。
(2)本发明废气处理用高效脱硝剂可以高效的吸附废气中的含硝化合物，即使在高温废气处理中，吸附效率也可以达到95％，使其达到排放的标准，处理过程简单，具有广泛的应用前景，吸附效果和热稳定性明显优于对比产品。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。
实施例1
一种废气处理用高效脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)向45份氧化石墨烯中加入钛酸丁酯，混合均匀；氧化石墨烯与液体前驱物的用量比为1g:10mL；
(2)向步骤(1)的混合物中加入15份石灰石粉末、12份纳米级氧化钙、6份纳米级氧化镁、5份二氧化钛、2份碳酸钠；混合均匀后浸渍48h，浸渍结束后减压蒸馏至含液量为8％以下，再在350℃条件下烧结5h，得到脱硝剂载体；
(3)然后加入氯化铵和质量分数为18wt％的氨水，氯化铵与氨水的用量比为1g:6mL，混合均匀后浸渍6h，浸渍结束后在120℃条件下干燥至恒重，负载结束后造粒，得到废气处理用高效脱硝剂，记为产品一。
实施例2
一种废气处理用高效脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)向50份氧化石墨烯中加入烷基醇酰胺，混合均匀；氧化石墨烯与液体前驱物的用量比为1g:15mL；
(2)向步骤(1)的混合物中加入20份石灰石粉末、18份纳米级氧化钙、8份纳米级氧化镁、1份二氧化钛、5份碳酸钠；混合均匀后浸渍48h，浸渍结束后减压蒸馏至含液量为8％以下，再再350℃条件下烧结5h，得到脱硝剂载体；
(3)然后加入尿素和质量分数为5wt％的氨水，尿素与氨水的用量比为1g:10mL，混合均匀后浸渍6h，浸渍结束后在120℃条件下干燥至恒重，负载结束后造粒，得到废气处理用高效脱硝剂，记为产品二。
实施例3
一种废气处理用高效脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)向45份氧化石墨烯中加入钛酸丁酯，混合均匀；氧化石墨烯与液体前驱物的用量比为1g:15mL；
(2)向步骤(1)的混合物中加入15份石灰石粉末、12份纳米级氧化钙、8份纳米级氧化镁、5份二氧化钛、2份碳酸钠；混合均匀后浸渍72h，浸渍结束后减压蒸馏至含液量为5％以下，再在500℃条件下烧结8h，得到脱硝剂载体；
(3)然后加入氯化铵和质量分数为18wt％的氨水，氯化铵与氨水的用量比为1g:6mL，混合均匀后浸渍10h，浸渍结束后在120℃条件下干燥至恒重，负载结束后造粒，得到废气处理用高效脱硝剂，记为产品三。
实施例4
一种废气处理用高效脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)向60份氧化石墨烯中加入钛酸丁酯，混合均匀；氧化石墨烯与液体前驱物的用量比为1g:20mL；
(2)向步骤(1)的混合物中加入20份石灰石粉末、10份纳米级氧化钙、10份纳米级氧化镁、1份二氧化钛、3份碳酸钠；混合均匀后浸渍72h，浸渍结束后减压蒸馏至含液量为5％以下，再在500℃条件下烧结8h，得到脱硝剂载体；
(3)然后加入氯化铵和质量分数为20wt％的氨水，氯化铵与氨水的用量比为1g:6mL，混合均匀后浸渍10h，浸渍结束后在120℃条件下干燥至恒重，负载结束后造粒，得到废气处理用高效脱硝剂，记为产品四。
实施例5
一种废气处理用高效脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)向40份氧化石墨烯中加入钛酸丁酯，混合均匀；氧化石墨烯与液体前驱物的用量比为1g:10mL；
(2)向步骤(1)的混合物中加入15份石灰石粉末、20份纳米级氧化钙、8份纳米级氧化镁、1份二氧化钛、3份碳酸钠；混合均匀后浸渍72h，浸渍结束后减压蒸馏至含液量为5％以下，再在500℃条件下烧结8h，得到脱硝剂载体；
(3)然后加入氯化铵和质量分数为15wt％的氨水，氯化铵与氨水的用量比为1g:3mL，混合均匀后浸渍10h，浸渍结束后在120℃条件下干燥至恒重，负载结束后造粒，得到废气处理用高效脱硝剂，记为产品五。
对比例1
对比产品脱硝剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)向60份氧化石墨烯中加入水，混合均匀；氧化石墨烯与水的用量比为1g:15mL；
(2)向步骤(1)的混合物中加入20份石灰石粉末、10份纳米级氧化镁、1份二氧化钛、3份碳酸钠；混合均匀后浸渍72h，浸渍结束后减压蒸馏至含液量为5％以下，再在200℃条件下烧结8h，得到脱硝剂载体；
(3)然后加入氯化铵，混合均匀后浸渍10h，浸渍结束后在120℃条件下干燥至恒重，负载结束后造粒，得到废气处理用高效脱硝剂，记为对比产品一。
对实施例1～5制备得到的废气处理用高效脱硝剂和对比例1制备的对比产品进行废气中含硝化合物的吸附性能测试，具体为：将脱硝剂产品填充于列管式固定床的反应管内，列管式固定床的反应管管径为100mm，脱硝剂在反应管内的填充高度为反应管长度的65％；换热介质为熔盐，废气通过列管式固定床与脱硝剂接触开始吸附过程。
测试过程中使用的模拟废气中含硝化合物的浓度为1450mg/m3，烟气流速为10m/s，温度分别为200℃、500℃、800℃。反应时间为40min后测试吸附效率，结果如表1所示。
表1脱硝剂在废气处理中的应用效果
Figure BDA0003327541830000041
由表1可知，实施例1～5中脱硝剂吸附效果明显优于对比产品的吸附效果，尤其是当待处理废气的温度较高时，效果尤为明显，表明本发明制备得到的废气处理用脱硝剂具有很好的热稳定性，吸附效率高。

Claims (8)

1.一种废气处理用高效脱硝剂的制备方法，其特征在于，向氧化石墨烯中加入液体前驱物，混合均匀；再加入石灰石粉末、纳米级氧化钙、纳米级氧化镁、二氧化钛、碳酸钠；经过浸渍、减压蒸馏、烧结工序，得到脱硝剂载体；然后加入脱硝剂和氨水通过浸渍和干燥工序，负载在脱硝剂载体上，造粒，得到废气处理用高效脱硝剂。
2.根据权利要求1所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，其特征在于，所述液体前驱物为钛酸丁酯、烷基醇酰胺或二辛基琥珀酸磺酸钠中任一种；所述氧化石墨烯与液体前驱物的用量比为1g:5~20mL。
3.根据权利要求1所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，其特征在于，所述脱硝剂选自尿素、氯化铵、甲酸铵或醋酸铵中的任一种或更多种，所述脱硝剂的用量为脱硝剂载体质量的5%~10%。
4.根据权利要求1所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，其特征在于，所述氨水的质量分数为15~20wt%，所述脱硝剂与氨水的用量比为1g:3~10mL。
5.根据权利要求1所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述脱硝剂载体中含有氧化石墨烯40~60份、石灰石粉末15~20份、纳米级氧化钙10~20份、纳米级氧化镁5~10份、二氧化钛1~5份及碳酸钠1~5份。
6.根据权利要求1所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，其特征在于，所述脱硝剂载体制备时浸渍时间为24~72h；减压蒸馏至含液量为10%以下；烧结温度为300~500℃，烧结时间为3~8h。
7.根据权利要求1所述废气处理用高效脱硝剂的制备方法，其特征在于，所述脱硝剂和氨水浸渍5~10h，浸渍结束后在高温条件下干燥至恒重。
8.权利要求1~7任一所述制备方法得到的废气处理用高效脱硝剂。
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