CN1944273B - 一种水合铁的制备方法及利用该物质制成的脱硫剂 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种气体净化催化剂，具体为一种水合铁的制备方法及利用该物质制成的脱硫剂，解决现有常温氧化铁脱硫剂中活性成分低而造成脱硫剂使用周期短、造成环境污染等问题，将FeSO4·7H2O与碳酸盐混合均匀，控制反应PH值为8-9反应，生成碳酸亚铁和硫酸盐；在空气中氧化、水洗、过滤，将过滤后的物料烘干即得水合铁，由水合铁、造孔剂、调节剂和粘合剂制成脱硫剂。该脱硫剂一次硫容提高1.6-1.8倍，累计工作硫容提高2倍，延长了脱硫剂的使用周期，降低了更换频率，缓解了对环境所造成的压力，是一种可广泛应用于化肥、有机合成、煤化工、石油化工等原料气的理想的脱硫催化剂，尤其适用于装填分散、装填量少的农村沼气工程。
Description
技术领域
本发明涉及一种气体净化催化剂，具体为一种水合铁的制备方法及利用该物质制成的脱硫剂。
背景技术
氧化铁脱硫剂是一种广泛应用于化肥、有机合成、煤化工、石油化工等原料气的脱硫催化剂，其主要活性成分是由人工合成的氧化铁，包括α-Fe2O3、γ-FeOOH等，不仅种类繁多，而且脱硫性能与其晶形结构有密切关系。目前沼气行业、煤化工行业等均采用常温氧化铁脱硫剂，其中含有的用于吸附硫的α-Fe2O3是以FeSO4·7H2O为原料、CaO为氧化剂，通过干法混碾而生成硫酸钙和氧化铁，其中硫酸钙在生成物中占有很大比例，又不溶于水，所以很难去除，这就使有脱硫活性的氧化铁成分大大减少；此外，从结晶学角度分析，公知H2S分子直径约为
离解后S2-离子直径约为
所以氧化铁用于常温脱硫，晶格必须疏松，才易使H2S或HS-、S2-扩散进去，而α-Fe2O3结晶致密，密度为4.9-5.5克/厘米3，故其与硫化氢难于进行反应。所以由其制得的常温氧化铁脱硫剂的硫容量低，一次硫容仅为10-12％，累计工作硫容也仅为30％左右，因此实际使用周期短，成本高，而失效的废脱硫剂给环境保护带来了巨大压力。例如将此脱硫剂用于脱除含硫化氢的沼气，每公斤首次只能脱除含3g-4gH2S的沼气25-40m3，然后再生，累计也只能脱除75-120m3沼气即失效作废，需更换新的脱硫剂，使用周期短，更换频繁，在一定程度制约了农村沼气的发展。
发明内容
本发明为了解决现有常温氧化铁脱硫剂中用于吸附硫的α-Fe2O3活性成分含量低而造成脱硫剂使用周期短、更换频繁、造成环境污染等问题，而提供一种水合铁的制备方法及利用该物质制成的脱硫剂。
本发明是采用如下技术方案实现的：水合铁的制备方法，包括以下几个步骤：(1)将FeSO4·7H2O与可溶性碳酸盐混合并进行反应，控制反应PH值为8-9，生成碳酸亚铁和硫酸盐；(2)将混合物在空气中静置、氧化；(3)加水水洗2-3次；(4)过滤；(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁，也称γ-FeOOH。本发明通过控制反应的PH值来确定硫酸亚铁与可溶性碳酸盐的加量比。
本发明所述的水合铁的制备方法分为干法和湿法，干法即FeSO4·7H2O与可溶性碳酸盐在固态下反应，湿法即FeSO4·7H2O与可溶性碳酸盐在液态下反应，湿法的工艺步骤如下：(1)将硫酸亚铁饱和溶液与碳酸盐饱和溶液在反应罐内混合，搅拌均匀并进行反应，控制反应PH值为8-9，生成碳酸亚铁沉淀和硫酸盐溶液；(2)在反应罐内通入空气进行氧化、静置2-3小时；(3)加水水洗2-3次；(4)过滤；(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁。干法的工艺步骤如下：(1)将FeSO4·7H2O干料加入混碾机，再加入碳酸盐粉末，混碾使之混合均匀并进行反应，控制反应PH值为8-9，生成碳酸亚铁和硫酸盐；(2)将物料取出，堆放，自然氧化6-7日；(3)加水水洗2-3次；(4)过滤；(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁。
本发明所述的碳酸盐为碳酸氢铵或碳酸钠，从而生成的硫酸盐为硫酸铵或硫酸钠。
采用本发明生产的水合铁可单独作为脱硫剂使用，有效避免了现有脱硫剂使用周期短、更换频繁、造成环境污染等问题，与目前市场上所用的氧化铁常温脱硫剂在同时用于沼气脱硫时进行对比分析，其结果如下：
试验结果表明，同现有技术相比，采用本发明所述水合铁脱硫剂，一次硫容提高了1.6-1.8倍，累计工作硫容提高了2倍，所以延长了脱硫剂的使用周期，降低了更换频率，缓解了对环境保护所造成的压力，是一种可广泛应用于化肥、有机合成、煤化工、石油化工等原料气的理想的脱硫催化剂，尤其适用于装填分散、装填量少的农村沼气工程。
为了使水合铁作为脱硫剂更趋于规范、使用效果更好，将水合铁与其它助剂混合而制成脱硫剂，具体配比如下：70-75％水合铁、6-8％造孔剂、14-16％调节剂和5-6％粘合剂经混合、挤压成型、烘干即可，比单独使用水合铁作为脱硫剂效果更好，所述的造孔剂是由45-58％木屑和42-55％碳酸氢钠混合而成，使脱硫剂具有一定的比表面积和空隙率，所述的调节剂是由10-40％碳酸钾、50-70％硅酸盐和10-20％氧化钙混合而成，所述的粘结剂为氟硅酸钠。本发明所述的废脱硫剂在空气中氧化后即可再生。
具体实施方式
实施例1：水合铁的制备方法，采用湿法制备，包括以下几个步骤：(1)将硫酸亚铁饱和溶液与碳酸氢铵饱和溶液在反应罐内混合，搅拌均匀并进行反应，控制反应PH值为8，生成碳酸亚铁沉淀和硫酸铵溶液；(2)在反应罐内通入空气进行氧化、静置2小时；(3)加水水洗2次；(4)过滤；(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁。利用上述制得的水合铁制成的脱硫剂是由70％水合铁、8％造孔剂、16％调节剂和6％粘合剂经混合、挤压成型、烘干而成，所述的造孔剂是由45％木屑和55％碳酸氢钠混合而成，所述的调节剂是由10％碳酸钾、70％硅酸盐和20％氧化钙混合而成，所述的粘结剂为氟硅酸钠。
实施例2：水合铁的制备方法，采用湿法制备，包括以下几个步骤：(1)将硫酸亚铁饱和溶液与碳酸钠饱和溶液在反应罐内混合，搅拌均匀并进行反应，控制反应PH值为9，生成碳酸亚铁沉淀和硫酸钠溶液；(2)在反应罐内通入空气进行氧化、静置3小时；(3)加水水洗3次；(4)过滤；(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁.利用上述制得的水合铁制成的脱硫剂是由75％水合铁、6％造孔剂、14％调节剂和5％粘合剂经混合、挤压成型、烘干而成，所述的造孔剂是由58％木屑和42％碳酸氢钠混合而成，所述的调节剂是由40％碳酸钾、50％硅酸盐和10％氧化钙混合而成，所述的粘结剂为氟硅酸钠.
实施例3：水合铁的制备方法，采用湿法制备，包括以下几个步骤：(1)将硫酸亚铁饱和溶液与碳酸钠饱和溶液在反应罐内混合，搅拌均匀并进行反应，控制反应PH值为7，生成碳酸亚铁沉淀和硫酸钠溶液；(2)在反应罐内通入空气进行氧化、静置2.5小时；(3)加水水洗3次；(4)过滤；(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁。利用上述制得的水合铁制成的脱硫剂是由73％水合铁、7％造孔剂、15％调节剂和5％粘合剂经混合、挤压成型、烘干而成，所述的造孔剂是由50％木屑和50％碳酸氢钠混合而成，所述的调节剂是由25％碳酸钾、55％硅酸盐和20％氧化钙混合而成，所述的粘结剂为氟硅酸钠。
实施例4：水合铁的制备方法，采用干法制备，包括以下几个步骤：(1)将FeSO4·7H2O干料加入混碾机，再加入碳酸氢铵粉末，混碾使之混合均匀并进行反应，控制反应PH值为8，生成碳酸亚铁和硫酸铵；(2)将物料取出，堆放，自然氧化6日；(3)加水水洗2次；(4)过滤；(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁。利用上述制得的水合铁制成的脱硫剂是由70％水合铁、8％造孔剂、16％调节剂和6％粘合剂经混合、挤压成型、烘干而成，所述的造孔剂是由45％木屑和55％碳酸氢钠混合而成，所述的调节剂是由10％碳酸钾、70％硅酸盐和20％氧化钙混合而成，所述的粘结剂为氟硅酸钠。
实施例5：水合铁的制备方法，采用干法制备，包括以下几个步骤：(1)将FeSO4·7H2O干料加入混碾机，再加入碳酸盐粉末，混碾使之混合均匀并进行反应，控制反应PH值为9，生成碳酸亚铁和硫酸钠；(2)将物料取出，堆放，自然氧化7日；(3)加水水洗3次；(4)过滤；(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁。利用上述制得的水合铁制成的脱硫剂是由75％水合铁、6％造孔剂、14％调节剂和5％粘合剂经混合、挤压成型、烘干而成，所述的造孔剂是由58％木屑和42％碳酸氢钠混合而成，所述的调节剂是由40％碳酸钾、50％硅酸盐和10％氧化钙混合而成，所述的粘结剂为氟硅酸钠。
实施例6：水合铁的制备方法，采用干法制备，包括以下几个步骤：(1)将FeSO4·7H2O干料加入混碾机，再加入碳酸盐粉末，混碾使之混合均匀并进行反应，控制反应PH值为7，生成碳酸亚铁和硫酸氢铵；(2)将物料取出，堆放，自然氧化7日；(3)加水水洗3次；(4)过滤；(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁。利用上述制得的水合铁制成的脱硫剂是由72％水合铁、6.5％造孔剂、15.5％调节剂和6％粘合剂经混合、挤压成型、烘干而成，所述的造孔剂是由48％木屑和52％碳酸氢钠混合而成，所述的调节剂是由38％碳酸钾、52％硅酸盐和10％氧化钙混合而成，所述的粘结剂为氟硅酸钠。
Claims (4)
1.一种利用水合铁制成的脱硫剂，其特征在于：水合铁的制备方法包括以下几个步骤：
(1)将FeSO4·7H2O与可溶性碳酸盐混合并进行反应，控制反应pH值为8-9，生成碳酸亚铁和硫酸盐；
(2)将混合物在空气中静置、氧化；
(3)加水水洗2-3次；
(4)过滤；
(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁；
利用水合铁制成的脱硫剂为，由70-75％水合铁、6-8％造孔剂、14-16％调节剂和5-6％粘合剂经混合、挤压成型、烘干而制成，所述的造孔剂是由45-58％木屑和42-55％碳酸氢钠混合而成，所述的调节剂是由10-40％碳酸钾、50-70％硅酸盐和10-20％氧化钙混合而成，所述的粘结剂为氟硅酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种利用水合铁制成的脱硫剂，其特征在于所述水合铁的制备方法为湿法，即FeSO4·7H2O与可溶性碳酸盐在液态下反应，具体步骤如下：
(1)将硫酸亚铁饱和溶液与碳酸盐饱和溶液在反应罐内混合，搅拌均匀进行反应，控制反应pH值为8-9，生成碳酸亚铁沉淀和硫酸盐溶液；
(2)在反应罐内通入空气进行氧化、静置2-3小时；
(3)加水水洗2-3次；
(4)过滤；
(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁。
3.根据权利要求1所述的一种利用水合铁制成的脱硫剂，其特征在于所述水合铁的制备方法为干法，即FeSO4·7H2O与可溶性碳酸盐在固态下反应，具体步骤如下：
(1)将FeSO4·7H2O干料加入混碾机，再加入可溶性碳酸盐粉末，混碾使之混合均匀并进行反应，控制反应pH值为8-9，生成碳酸亚铁和硫酸盐；
(2)将物料取出，堆放，自然氧化6-7日；
(3)加水水洗2-3次；
(4)过滤；
(5)将过滤后的物料烘干即得水合铁。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种利用水合铁制成的脱硫剂，其特征在于所述的可溶性碳酸盐为碳酸钠。
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