CN115350701A - 一种富缺陷位的脱硫添加剂及其在钙基脱硫剂中的应用 - Google Patents
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Abstract
一种富缺陷位的脱硫添加剂及其在钙基脱硫剂中的应用，以锰铝复合金属氧化物为原料，所述锰铝复合金属氧化物的组成元素为锰、铝与氧，其中锰元素与铝元素的摩尔比为（1~4）:1，由锰铝复合金属氧化物调质反应制成的富缺陷位的锰铝复合金属氧化物，所述调质反应是将锰铝复合金属氧化物在过量碱溶液中浸泡设定时间，通过碱刻蚀在锰铝复合金属氧化物表面形成铝金属阳离子缺陷位。应用是将富缺陷位的脱硫添加剂按照设定的比例添加在钙基脱硫剂中充分混匀用于烟气脱硫。本发明所含活性组分具有更高的分散度，在含硫气体的吸附脱硫过程中能够表现出更高的脱硫活性和吸附硫容，脱硫效果显著，用于钙基脱硫剂中，可以将脱硫剂的穿透时间延长3倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及工业烟气净化与催化剂制备，尤其涉及一种富缺陷位的脱硫添加剂及其在钙基脱硫剂中的应用。
背景技术
钙基脱硫剂是现有一种最常用的干法脱硫剂，是指含有石灰石、生石灰、熟石灰、石膏或含有这些物质的粉煤灰、白云石、石灰质泥浆岩、工业电石渣等物质以及在这些物质基础上进行改性得到的物质，在污染物的控制和处理中用于去除废气中包括二氧化硫与三氧化硫的硫氧化物的催化剂。其推广应用受到钙硫比高、脱硫率及利用率低的制约。目前高活性的脱硫添加剂尚待进一步研究与开发。
发明内容
本发明所要解决的一个技术问题是弥补现有技术存在的缺陷，提出一种富缺陷位的脱硫添加剂。
本发明所要解决的一个技术问题是弥补现有技术存在的缺陷，提出一种富缺陷位的脱硫添加剂在钙基脱硫剂中的应用，
本发明的富缺陷位的脱硫添加剂技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种富缺陷位的脱硫添加剂，以锰铝复合金属氧化物为原料，所述锰铝复合金属氧化物的组成元素为锰、铝与氧其中锰元素与铝元素的摩尔比为（1~4）:1。
这种富缺陷位的脱硫添加剂的特点是：
所述富缺陷位的脱硫添加剂是由锰铝复合金属氧化物调质反应制成的富缺陷位的锰铝复合金属氧化物，所述调质反应是将锰铝复合金属氧化物在过量碱溶液中浸泡设定时间，元素铝在强碱作用下生成可溶性的偏铝酸盐，从锰铝复合金属氧化物表面转移至过量碱溶液中，通过碱刻蚀在锰铝复合金属氧化物表面形成铝金属阳离子缺陷位，以显著提高锰铝复合金属氧化物的活性位点的活性。本发明属于在原子尺度上精准调控锰铝复合金属氧化物的表面组成，构建催化剂局域微环境，调节电子结构，提高锰铝复合金属氧化物的催化活性。
本发明的富缺陷位的脱硫添加剂技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述过量碱溶液是过量氢氧化钠溶液与过量氢氧化钾溶液中的一种。
优选的是，所述过量碱溶液是摩尔浓度为0.5mol/L~2.0 mol/L的氢氧化钠溶液与摩尔浓度为0.5 mol/L ~2.0 mol/L的氢氧化钾溶液中的一种。
所述浸泡设定时间是浸泡时间为1 h ~5h。
所述调质反应生成的固相残余物取出后将剩余的碱液洗净至中性，再在设定温度下干燥为富含铝金属阳离子缺陷位的固相产物。
所述将剩余的碱液洗净是采用去离子水将滤饼洗涤。
所述洗净至中性是洗净至滤液的氢离子浓度指数pH=7。
所述在设定温度下干燥是在温度为60℃~100℃干燥。干燥温度低于60℃，烘干过慢；干燥温度高于100℃，固相产物易板结。
本发明的富缺陷位的脱硫添加剂技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。
这种富缺陷位的脱硫添加剂是将所述富含铝金属阳离子缺陷位的固相产物研磨成粒径小于74μm的颗粒。
本发明的富缺陷位的脱硫添加剂在钙基脱硫剂中的应用技术问题通过以下技术方案予以解决。
本发明的富缺陷位的脱硫添加剂在钙基脱硫剂中的应用，是将富缺陷位的脱硫添加剂按照设定的比例添加在钙基脱硫剂中充分混匀用于烟气脱硫。应用富缺陷位的锰铝复合金属氧化物作为钙基脱硫剂的脱硫添加剂，富缺陷位的锰铝复合金属氧化物的活性位点与氧分子作用将氧分子活化成活性氧原子，使二氧化硫转化成三氧化硫，由于三氧化硫与钙基脱硫剂中的氢氧化钙反应速度比二氧化硫与钙基脱硫剂中的氢氧化钙反应速度更快，从而可以显著提高钙基脱硫剂的脱硫活性和吸附硫容，将脱硫剂的穿透时间延长3倍以上。
本发明的富缺陷位的脱硫添加剂在钙基脱硫剂中的应用技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述设定的比例是1:（5~20）；
所述用于烟气脱硫的温度是80℃~350℃；
所述用于烟气脱硫的压力是常压；
所述用于烟气脱硫的空速是500 h-1~2000 h-1。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明的脱硫添加剂所含活性组分具有更高的分散度，在含硫气体的吸附脱硫过程中能够表现出更高的脱硫活性和吸附硫容，脱硫效果显著，用于钙基脱硫剂中，可以将脱硫剂的穿透时间延长3倍以上。
附图说明
图1是本发明的富缺陷位的脱硫添加剂的制备原理图；
图2是本发明的实施例1脱硫效果图；
图3是本发明的实施例2脱硫效果图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
参照图1~图3，将描述非限制性和非排他性的实施例。
实施例1
将富含缺陷位的高效烟气脱硫添加剂在摩尔浓度为1 mol/L的氢氧化钾溶液中浸泡2小时发生调质反应，生成的固相残余物取出后洗净至中性，滤液的氢离子浓度指数pH=7，再在温度60℃下干燥，将富含铝金属阳离子缺陷位的固相产物研磨成粒径小于74μm的颗粒。制备原理图如图1所示。
将0.1g富缺陷位的纳米锰基氧化物按照设定的比例1:9添加在0.9g的氢氧化钙粉末中充分混匀，用于烟气脱硫的脱硫效率高。
在温度120℃、常压、空速3000 h-1条件下测试，与单纯采用1g氢氧化钙用于烟气脱硫对比，实现二氧化硫完全脱除的时间从30分钟延长至110分钟，即将脱硫剂的穿透时间延长3倍以上。如图2所示。
实施例2
将富含缺陷位的高效烟气脱硫添加剂在摩尔浓度为0.5 mol/L的氢氧化钾溶液中浸泡5小时发生调质反应，生成的固相残余物取出后洗净至中性，滤液的氢离子浓度指数pH=7，再在温度80℃下干燥，将富含铝金属阳离子缺陷位的固相产物研磨成粒径小于74μm的颗粒。制备原理图如图1所示。
将0.15g富缺陷位的纳米锰基氧化物照设定的比例3:17添加在0.85g的氢氧化钙粉末中充分混匀，用于烟气脱硫的脱硫效率高。
在温度120℃、常压、空速3000 h-1条件下测试，与单纯采用1g氢氧化钙用于烟气脱硫对比，实现二氧化硫完全脱除的时间从30分钟延长至140分钟，即将脱硫剂的穿透时间延长4倍以上。如图3所示。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种富缺陷位的脱硫添加剂，以锰铝复合金属氧化物为原料，所述锰铝复合金属氧化物的组成元素为锰、铝与氧，其中锰元素与铝元素的摩尔比为（1~4）:1，其特征在于：
所述富缺陷位的脱硫添加剂是由锰铝复合金属氧化物调质反应制成的富缺陷位的锰铝复合金属氧化物，所述调质反应是将锰铝复合金属氧化物在过量碱溶液中浸泡设定时间，元素铝在强碱作用下生成可溶性的偏铝酸盐，从锰铝复合金属氧化物表面转移至过量碱溶液中，通过碱刻蚀在锰铝复合金属氧化物表面形成铝金属阳离子缺陷位。
2.如权利要求1所述的富缺陷位的脱硫添加剂，其特征在于：所述过量碱溶液是过量氢氧化钠溶液与过量氢氧化钾溶液中的一种。
3.如权利要求1或2所述的富缺陷位的脱硫添加剂，其特征在于：所述过量碱溶液是摩尔浓度为0.5mol/L~2.0 mol/L的氢氧化钠溶液与摩尔浓度为0.5 mol/L ~2.0 mol/L的氢氧化钾溶液中的一种。
4.如权利要求1所述的富缺陷位的脱硫添加剂，其特征在于：所述浸泡设定时间是浸泡时间为1 h ~5h。
5.如权利要求1所述的富缺陷位的脱硫添加剂，其特征在于：所述调质反应生成的固相残余物取出后将剩余的碱液洗净至中性，再在设定温度下干燥为富含铝金属阳离子缺陷位的固相产物。
6.如权利要求5所述的富缺陷位的脱硫添加剂，其特征在于：所述将剩余的碱液洗净是采用去离子水将滤饼洗涤； 所述洗净至中性是洗净至滤液的氢离子浓度指数pH=7。
7.如权利要求5所述的富缺陷位的脱硫添加剂，其特征在于：所述在设定温度下干燥是在温度为60℃~100℃干燥。
8.如权利要求5所述的富缺陷位的脱硫添加剂，其特征在于：将所述富含铝金属阳离子缺陷位的固相产物研磨成粒径小于74μm的颗粒。
9.如权利要求1~8中任意一项所述的富缺陷位的脱硫添加剂在钙基脱硫剂中的应用，其特征在于：是将富缺陷位的脱硫添加剂按照设定的比例添加在钙基脱硫剂中充分混匀用于烟气脱硫。
10.如权利要求9所述的富缺陷位的脱硫添加剂在钙基脱硫剂中的应用，其特征在于：
所述设定的比例是1:（5~20）；
所述用于烟气脱硫的温度是80℃~350℃；
所述用于烟气脱硫的压力是常压；
所述用于烟气脱硫的空速是500 h-1~3000 h-1。
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