TWI718825B - 吸收劑及其製備方法 - Google Patents

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劉瓊芳
張瑩璽
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Abstract

本發明提供一種吸收劑，包括：鐵酸鈣、鐵酸鋅、或其組合，其中鈣與鐵於該吸收劑中的莫耳比介於0.1:1至1:1，鋅與鐵於該吸收劑中的莫耳比介於0.1:1至1:1。本發明另提供一種吸收劑的製備方法。

Description

吸收劑及其製備方法
本發明係有關於一種吸收劑，特別是有關於一種由金屬冶煉副產物所製備的吸收劑。
硫化氫(H 2S)氣體是一種具有臭雞蛋味、劇毒性、腐蝕性與易燃性的無色氣體。當其濃度達5ppm時，會對眼鼻、喉嚨造成刺激，而當濃度超過1,000ppm時，則有致命危害。硫化氫(H 2S)氣體存在於各式烴源中，例如：天然氣、沼氣、合成氣，甚至垃圾掩埋場等。根據最終用途，進料氣體中硫化氫(H 2S)氣體的含量有其嚴格限制。
基於吸收劑的成本、效率與毒性考量，例如氧化鋅(ZnO)、氧化鈣(CaO)與氧化鐵(Fe 2O 3)等金屬氧化物為最常使用的吸收劑。然而，在高溫(大於600℃)還原氣氛下，氧化鋅(ZnO)極易還原成金屬鋅(Zn)，以高溫氣態金屬燻煙方式逸散，導致吸收劑損失。
因此，開發一種對硫化氫(H 2S)氣體具有高吸收率並能兼顧熱穩定性的吸收劑是眾所期待的。
為有效提升吸收劑對硫化氫(H 2S)氣體的吸收率，本發明提供一種吸收劑，藉由共沈澱法使工業副產物原物料重新組合形成具有尖晶石結構的鐵酸鋅(zinc ferrite，ZnFe 2O 4)及鐵酸鈣(calcium ferrite，CaFe 2O 4)，以此增加吸收劑的比表面積與孔隙體積。
根據本發明的一實施例，提供一種吸收劑(absorbent)，包括：鐵酸鈣(calcium ferrite，CaFe 2O 4)、鐵酸鋅(zinc ferrite，ZnFe 2O 4)、或其組合，其中鈣與鐵於該吸收劑中的莫耳比介於0.1:1至1:1，鋅與鐵於該吸收劑中的莫耳比介於0.1:1至1:1。
在一實施例中，該鐵酸鈣(CaFe 2O 4)與該鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)具有尖晶石結構。
在一實施例中，本發明吸收劑更包括氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al 2O 3)、氧化矽(SiO 2)、氧化硫(SO 3)、氧化鈣(CaO)、氧化錳(MnO)、氧化鐵(Fe 2O 3)、氧化鋅(ZnO)、或其組合。在一實施例中，該氧化鎂(MgO)的重量份介於0-5，氧化鋁(Al 2O 3)的重量份介於0-4，氧化矽(SiO 2)的重量份介於0-20，氧化硫(SO 3)的重量份介於0-3，氧化鈣(CaO)的重量份介於1-25，氧化錳(MnO)的重量份介於1-5，氧化鐵(Fe 2O 3)的重量份介於25-75，氧化鋅(ZnO)的重量份介於1-40，以該吸收劑為100重量份。
在一實施例中，該鐵酸鈣(CaFe 2O 4)的特性尖峰值為2θ=33.64 o、33.57 o、61.41 o。在一實施例中，該鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)的特性尖峰值為2θ=29.92 o、36.92 o、62.24 o。
在一實施例中，該吸收劑的比表面積介於1-80m 2/g。在一實施例中，該吸收劑的孔隙體積介於0.01-0.50cm 3/g。
根據本發明的一實施例，提供一種吸收劑的製備方法，包括：混合一金屬冶煉副產物與一酸性溶劑，以形成一第一溶液，其中該金屬冶煉副產物包含鐵、鈣、鋅、或其組合；加入一含鐵溶液於該第一溶液中，以調整該第一溶液中的鈣與鐵或鋅與鐵的莫耳比，其中鈣與鐵於該第一溶液中的莫耳比介於0.1:1至1:1，鋅與鐵於該第一溶液中的莫耳比介於0.1:1至1:1；加入一鹼性溶劑於該第一溶液中，進行一共沈澱步驟，以形成一鹽類溶液；對該鹽類溶液進行一過濾步驟，以獲得一固體過濾物；以及對該固體過濾物進行一煅燒步驟，以製備一吸收劑，其中該吸收劑包括鐵酸鈣(calcium ferrite，CaFe 2O 4)、鐵酸鋅(zinc ferrite，ZnFe 2O 4)、或其組合。
在一實施例中，該金屬冶煉副產物包括爐渣或集塵灰。在一實施例中，該酸性溶劑包括鹽酸、硫酸、或磷酸。在一實施例中，該含鐵溶液中的鐵為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、碳酸鐵等 ，但不限於此。在一實施例中，該鹼性溶劑包括氫氧化鈉、碳酸鈉、或氨水。在一實施例中，該煅燒步驟的溫度低於300℃。
本發明藉由共沈澱法使工業副產物(金屬冶煉副產物，例如爐渣(slag)或集塵灰(dust))中的氧化鐵(Fe 2O 3)與氧化鋅(ZnO)重新組合形成具有尖晶石結構的鐵酸鋅(zinc ferrite，ZnFe 2O 4)，以及使氧化鐵(Fe 2O 3)與氧化鈣(CaO)重新組合形成具有尖晶石結構的鐵酸鈣(calcium ferrite，CaFe 2O 4)，除了可強化吸收劑的熱穩定性之外，重新組合後的化合物亦具有比原物料更高的比表面積與孔隙體積，有助於提高吸收劑與硫化氫(H 2S)氣體的接觸面積，增加吸收劑對硫化氫(H 2S)氣體的吸收率及吸收劑本身的利用率。本發明可應用於氣體淨化技術領域，提升此類工業副產品的應用價值，達到新能源開發與資源再利用的目的，建構完整的循環經濟體系。
根據本發明的一實施例，提供一種吸收劑(absorbent)，包括：鐵酸鈣(calcium ferrite，CaFe 2O 4)、鐵酸鋅(zinc ferrite，ZnFe 2O 4)、或其組合。鈣與鐵於上述吸收劑中的莫耳比大約介於0.1:1至1:1，鋅與鐵於上述吸收劑中的莫耳比大約介於0.1:1至1:1。
在一實施例中，上述鐵酸鈣(CaFe 2O 4)與上述鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)可包括尖晶石結構。
在一實施例中，本發明吸收劑更包括例如氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al 2O 3)、氧化矽(SiO 2)、氧化硫(SO 3)、氧化鈣(CaO)、氧化錳(MnO)、氧化鐵(Fe 2O 3)、氧化鋅(ZnO)、或其組合。在一實施例中，上述氧化鎂(MgO)的重量份大約介於0-5，上述氧化鋁(Al 2O 3)的重量份大約介於0-4，上述氧化矽(SiO 2)的重量份大約介於0-20，上述氧化硫(SO 3)的重量份大約介於0-3，上述氧化鈣(CaO)的重量份大約介於1-25，上述氧化錳(MnO)的重量份大約介於1-5，上述氧化鐵(Fe 2O 3)的重量份大約介於25-75，上述氧化鋅(ZnO)的重量份大約介於1-40，以整體吸收劑為100重量份。
在一實施例中，上述鐵酸鈣(CaFe 2O 4)的特性尖峰值為2θ=33.64 o、33.57 o、61.41 o。在一實施例中，上述鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)的特性尖峰值為2θ=29.92 o、36.92 o、62.24 o。
在一實施例中，上述吸收劑的比表面積大約介於1-80m 2/g。在一實施例中，上述吸收劑的孔隙體積大約介於0.01-0.5cm 3/g。
根據本揭露實施例，金屬冶煉副產物的組成符合以下條件(S-0)或條件(D-0)：
爐渣(S-0)：0.1 wt%至3 wt%的氧化鎂、1 wt%至6 wt%的氧化鋁、1 2wt%至25 wt%的氧化矽、0.1 wt%至3wt%的氧化硫、15 wt%至25 wt%的氧化鈣、1 wt%至6wt%的氧化錳、25 wt%至50 wt%的氧化鐵以及2wt%至8 wt%的氧化鋅，以該吸收劑之總重為基準；以及，集塵灰(D-0)：0.1 wt%至3 wt%的氧化鎂、0.1 wt%至3 wt%的氧化鋁、1 wt%至10 wt%的氧化矽、0.1 wt%至4wt%的氧化硫、1 wt%至15 wt%的氧化鈣、1 wt%至5wt%的氧化錳、35 wt%至60 wt%的氧化鐵以及20 wt%至40 wt%的氧化鋅，以該吸收劑之總重為基準。
根據本揭露實施例，該金屬冶煉副產物爐渣(S-0)調整前比表面積介於0.1-5(m 2/g)、孔隙體積介於0.01-0.2(cm 3/g)。該金屬冶煉副產物集塵灰(D-0)調整前比表面積介於0.1-5(m 2/g)、孔隙體積介於0.01-0.2(cm 3/g)。
根據本揭露實施例，該爐渣(S-0)或集塵灰(D-0)(金屬冶煉副產物)的組成符合條件(S-0)，且該含鐵化合物(例如氯化鐵)中的鐵離子與該金屬冶煉副產物的重量比為1:10至1:5 (例如1:9、1:8、1:7、或1:6)。此外，該金屬冶煉副產物的組成符合條件(D-0)，且該含鐵化合物中的鐵離子與該金屬冶煉副產物的重量比為1:20至1:10 (例如1:19、1:18、1:17、1:16、1:15、1:14、1:13、1:12或1:11)。
根據本發明的一實施例，提供一種吸收劑的製備方法。上述吸收劑的製備方法包括下列步驟。首先，混合金屬冶煉副產物與酸性溶劑，以形成第一溶液。上述金屬冶煉副產物包含鐵、鈣、鋅、或其組合。在一實施例中，上述第一溶液呈弱酸性，其pH值例如介於5-6。
之後，加入含鐵溶液於上述第一溶液中，以調整上述第一溶液中的鈣與鐵或鋅與鐵的莫耳比。由於一般取得的金屬冶煉副產物的主要成分、比例具有多樣化(鈣與鐵或鋅與鐵的比例不一)，因此本揭露藉由添加上述含鐵溶液的方式，以調整上述第一溶液中的鈣與鐵或鋅與鐵的莫耳比使其落在本揭露可適用的範圍。在一實施例中，鈣與鐵於上述第一溶液中的莫耳比大約介於0.1:1至1:1。在一實施例中，鋅與鐵於上述第一溶液中的莫耳比大約介於0.1:1至1:1。之後，加入鹼性溶劑於上述第一溶液中，進行共沈澱步驟，以形成鹽類溶液。在一實施例中，上述鹽類溶液呈弱鹼性，其pH值例如大於或等於7。
之後，對上述鹽類溶液進行過濾步驟，以獲得固體過濾物。調整後，對上述固體過濾物進行煅燒步驟，以獲得吸收劑。上述吸收劑組成包括鐵酸鈣(calcium ferrite，CaFe 2O 4)、鐵酸鋅(zinc ferrite，ZnFe 2O 4)、或其組合。上述鐵酸鈣(CaFe 2O 4)的特性尖峰值為2θ=33.64 o、33.57 o、61.41 o，上述鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)的特性尖峰值為2θ=29.92 o、36.92 o、62.24 o。
在一實施例中，上述金屬冶煉副產物可包括爐渣或集塵灰。在一實施例中，上述含鐵溶液中的鐵可為氯化鐵、硫酸鐵、硝酸鐵、碳酸鐵。在一實施例中，上述酸性溶劑可包括鹽酸、硫酸、或磷酸。在一實施例中，上述鹼性溶劑可包括氫氧化鈉、碳酸鈉、或氨水。在一實施例中，上述煅燒步驟的溫度大約低於300℃。
本發明吸收劑可應用於降低合成氣中硫化氫(H 2S)氣體的濃度，以避免合成氣中的含硫物質造成輸送管線/設備腐蝕、毒化下游觸媒床。上述合成氣可包括例如煤炭、廢棄物、或生質物經氣化、沼氣產生的氣體。
本發明藉由共沈澱法使工業副產物(金屬冶煉副產物，例如爐渣(slag)或集塵灰(dust))中的氧化鐵(Fe 2O 3)與氧化鋅(ZnO)重新組合形成具有尖晶石結構的鐵酸鋅(zinc ferrite，ZnFe 2O 4)，以及使氧化鐵(Fe 2O 3)與氧化鈣(CaO)重新組合形成具有尖晶石結構的鐵酸鈣(calcium ferrite，CaFe 2O 4)，除了可強化吸收劑的熱穩定性及機械性之外，重新組合後的化合物亦具有比原物料更高的比表面積與孔隙體積，有助於提高吸收劑與硫化氫(H 2S)氣體的接觸面積，增加吸收劑對硫化氫(H 2S)氣體的吸收率及吸收劑本身的利用率。本發明可應用於氣體淨化技術領域，提升此類工業副產品的應用價值，達到新能源開發與資源再利用的目的，建構完整的循環經濟體系。
實施例/比較例
實施例1
吸收劑的製備 ( 爐渣轉製 )
首先，混合100克的爐渣(金屬冶煉副產物，由台灣鋼聯股份有限公司提供或製造)與180克濃度為36%之鹽酸(酸性溶劑)，並進行攪拌。於過濾後，得到濾液。爐渣的主要成分包括39.6重量份的氧化鐵(Fe 2O 3)、19.4重量份的氧化鈣(CaO)、以及19.3重量份的氧化矽(SiO 2)(以爐渣為100重量份)。之後，加入100克濃度為35%的氯化鐵水溶液於濾液中，以調整濾液中的鈣與鐵的莫耳比至大約1:2。之後，加入200克濃度為35%的氫氧化鈉溶液(鹼性溶劑)(沈澱劑)於濾液中，進行共沈澱步驟，以形成鹽類溶液。之後，對鹽類溶液進行過濾步驟，得到75克的固體過濾物。之後，對固體過濾物進行溫度約300℃，時間約8小時的煅燒步驟，即製備完成本實施例的吸收劑(S-1)。之後，對上述吸收劑進行化學成分及物化特性(例如比表面積、孔隙體積)的分析，分析結果載於下表1，並以SEM對所製得的吸收劑進行拍照(放大倍率為5,000倍)，如第1圖所示，觀察其微結構。本實施例吸收劑經X光繞射(X-ray diffraction)圖譜後，其主要成分為鐵酸鈣(CaFe 2O 4)，特性尖峰值為2θ=33.64 o、33.57 o、61.41 o。由此可知，經由實施例1所述製程，爐渣已重新組合形成具有尖晶石結構，吸收劑機械性質亦被提升。
實施例2
吸收劑的製備 ( 集塵灰轉製 )
首先，混合100克的集塵灰(金屬冶煉副產物)與150克濃度為35%之鹽酸(酸性溶劑)，並進行攪拌。於過濾後，得到濾液。集塵灰的主要成分包括53.0重量份的氧化鐵(Fe 2O 3)以及32.1重量份的氧化鋅(ZnO)(以集塵灰為100重量份)。之後，加入65克濃度為35%之氯化鐵水溶液於濾液中，以調整濾液中的鋅與鐵的莫耳比至大約1:2。之後，加入75克濃度為35%之氫氧化鈉水溶液(鹼性溶劑)(沈澱劑)於濾液中，進行共沈澱步驟，以形成鹽類溶液。之後，對鹽類溶液進行過濾步驟，得到95克的固體過濾物。之後，對固體過濾物進行溫度約300℃，時間約8小時的煅燒步驟，即製備完成本實施例的吸收劑(D-1)。之後，對上述吸收劑進行化學成分及物化特性(例如比表面積、孔隙體積)的分析，分析結果載於下表1，並以SEM對所製得的吸收劑進行拍照(放大倍率為5,000倍)，如第2圖所示，觀察其微結構。本實施例吸收劑經X光繞射(X-ray diffraction)圖譜後，其主要成分為鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)，特性尖峰值為2θ=29.92 o、36.92 o、62.24 o。由此可知，經由實施例2所述製程，集塵灰已重新組合形成具有尖晶石結構，吸收劑機械性質亦被提升。
比較例1
爐渣吸收劑的化學成分及物化特性分析
對提供的爐渣吸收劑(S-0)進行化學成分及物化特性(例如比表面積、孔隙體積)的分析，分析結果載於下表1，並以SEM對爐渣吸收劑進行拍照(放大倍率為5,000倍)，如第3圖所示，觀察其微結構。
比較例2
集塵灰吸收劑的化學成分及物化特性分析
對提供的集塵灰吸收劑(D-0)進行化學成分及物化特性(例如比表面積、孔隙體積)的分析，分析結果載於下表1，並以SEM對集塵灰吸收劑進行拍照(放大倍率為5,000倍)，如第4圖所示，觀察其微結構。 表1
實施例/比較例 (吸收劑編號) 比較例1 (S-0) 實施例1 (S-1) 比較例2 (D-0) 實施例2 (D-1)
成分分析(重量份)
氧化鎂(MgO) 0.7 0.5 1.0 0.6
氧化鋁(Al 2O 3) 3.2 0.8 0.4 0
氧化矽(SiO 2) 19.3 0 3.5 0
氧化硫(SO 3) 2.3 0.5 2.2 0.4
氧化鈣(CaO) 19.4 23.8 3.6 1.0
氧化錳(MnO) 3.8 2.1 2.2 1.6
氧化鐵(Fe 2O 3) 39.6 70.2 53.0 64.7
氧化鋅(ZnO) 6.7 2.1 32.1 31.7
物化特性分析
比表面積(m 2/g) 1.7 14.65 2.7 34.19
孔隙體積(cm 3/g) 0.01 0.09 0.016 0.19
比較例1的爐渣吸收劑(編號：S-0)，其主要成分依序為39.6重量份的氧化鐵(Fe 2O 3)、19.4重量份的氧化鈣(CaO)、以及19.3重量份的氧化矽(SiO 2)，比較例2的集塵灰吸收劑(編號：D-0)，其主要由53.0重量份的氧化鐵(Fe 2O 3)與32.1重量份的氧化鋅(ZnO)所組成。由表1的物化特性分析結果來看，不論是比較例1的爐渣吸收劑(S-0)或比較例2的集塵灰吸收劑(D-0)均屬於低比表面積且非孔隙的材料。實施例1由爐渣轉製的吸收劑(S-1)的鈣與鐵的莫耳比值大約為0.48，趨近於0.5，實施例2由集塵灰轉製的吸收劑(D-1)的鋅與鐵的莫耳比值大約為0.475，亦趨近於0.5，因此可知實施例1與實施例2所製備的產物符合鐵酸鈣(CaFe 2O 4)與鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)的目標產物。且進一步由表1的物化特性分析結果來看，實施例1的鐵酸鈣(CaFe 2O 4)吸收劑(S-1)與實施例2的鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)吸收劑(D-1)的比表面積與孔隙體積均明顯高於其原物料(爐渣或集塵灰)許多，此即顯示由實施例1與實施例2方法所製備的吸收劑，可有效提升吸收劑的表面性質，將有利於吸收效率的提升。
此外，根據第1圖至第4圖(吸收劑S-1、D-1、S-0、D-0)的SEM微結構照片(放大倍率為5,000倍)，由外觀可看出，爐渣吸收劑(S-0)(如第3圖所示)與集塵灰吸收劑(D-0)(如第4圖所示)的表面均呈現光滑且無孔隙存在。然而，實施例1由爐渣轉製的吸收劑(S-1)(如第1圖所示)的表面呈現由粒徑小於100nm的眾多圓球顆粒組合而成，且有孔隙存在。另實施例2由集塵灰轉製的吸收劑(D-1)(如第2圖所示)是由箔片狀物質所構成，外觀與集塵灰原物料相差甚多，根據第1圖至第4圖SEM微結構照片的比較，可使表1所示本發明吸收劑的比表面積與孔隙體積較其原物料的表面性質明顯提升的分析結果獲得驗證。
實施例3
吸收劑對硫化氫 (H 2S) 氣體吸收效果的測試
選取實施例1製備的鐵酸鈣(CaFe 2O 4)吸收劑(S-1)、實施例2製備的鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)吸收劑(D-1)、比較例1提供的爐渣吸收劑(S-0)、以及比較例2提供的集塵灰吸收劑(D-0)進行吸收劑對硫化氫(H 2S)氣體吸收效果的測試。於400℃條件下，將硫化氫(H 2S)氣體的進口濃度設定在1,000ppm，持續操作30小時，期間依設定時間收集反應後氣體(每30分鐘採樣一次，每次6分鐘)，並以Gastec Piston Pump硫化氫(H 2S)氣體檢知管檢驗硫化氫(H 2S)氣體的出口濃度。硫化氫(H 2S)氣體的出口濃度隨時間變化的關係如第5圖所示。
由第5圖可看出，以實施例1製備的鐵酸鈣(CaFe 2O 4)吸收劑(S-1)與實施例2製備的鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)吸收劑(D-1)進行操作7小時後，所測得硫化氫(H 2S)氣體的出口濃度趨近於0 (小於2ppm)，此時，吸收劑(S-1)與吸收劑(D-1)對硫化氫(H 2S)氣體的吸收效果顯然與比較例1的爐渣吸收劑(S-0)以及比較例2的集塵灰吸收劑(D-0)對硫化氫(H 2S)氣體的吸收效果相當。而當吸收劑(S-1)與吸收劑(D-1)持續操作達21小時，所測得硫化氫(H 2S)氣體的出口濃度僅分別為200ppm與120ppm，遠遠低於爐渣吸收劑(S-0)與集塵灰吸收劑(D-0)連續操作20小時後的結果(大約1,000ppm)。
由第5圖的測試結果可知，本發明吸收劑(S-1)與吸收劑(D-1)對硫化氫(H 2S)氣體的吸收能力(或去除率(removal rate))遠優於爐渣吸收劑(S-0)與集塵灰吸收劑(D-0)。收集反應後的吸收劑(S-1)與吸收劑(D-1)，並分析其硫含量可知，吸收劑(S-1)與吸收劑(D-1)對硫化氫(H 2S)氣體的吸收能力(或去除率)分別為0.25g硫化氫/g吸收劑與0.31g硫化氫/g吸收劑，遠優於爐渣吸收劑(S-0)與集塵灰吸收劑(D-0)對硫化氫(H 2S)氣體的吸收能力(或去除率)(分別為0.14g硫化氫/g吸收劑與0.18g硫化氫/g吸收劑)。此測試結果顯示以實施例1與實施例2方法製備的吸收劑，由於具有優於其原物料的比表面積，因此增加了吸收劑中活性物質與硫化氫(H 2S)氣體的有效接觸面積，且吸收劑顆粒尺寸的縮小化或形成箔片結構，均有利於提升吸收劑的利用效率，對其吸收硫化氫(H 2S)氣體的能力有顯著幫助。
實施例4
吸收劑的熱穩定性分析
選取實施例1製備的鐵酸鈣(CaFe 2O 4)吸收劑(S-1)進行熱重損失分析，以評估其熱穩定性。藉由熱重分析儀，將測試溫度設定在1,000℃的範圍內，對吸收劑(S-1)隨溫度產生重量損失的情況進行分析，分析結果如第6圖所示。由第6圖的分析結果可知，鐵酸鈣(CaFe 2O 4)吸收劑(S-1)的熱重損失可降至4wt%以下，即表示吸收劑(S-1)具備極佳的熱穩定性。
實施例5
吸收劑的熱穩定性分析
選取實施例2製備的鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)吸收劑(D-1)進行熱重損失分析，以評估其熱穩定性。藉由熱重分析儀，將測試溫度設定在1,000℃的範圍內，對吸收劑(D-1)隨溫度產生重量損失的情況進行分析，分析結果如第7圖所示。由第7圖的分析結果可知，鐵酸鋅(ZnFe 2O 4)吸收劑(D-1)的熱重損失可降至4wt%以下，即表示吸收劑(D-1)具備極佳的熱穩定性。
比較例3
吸收劑的熱穩定性分析
選取比較例1提供的爐渣吸收劑(S-0)進行熱重損失分析，以評估其熱穩定性。藉由熱重分析儀，將測試溫度設定在1,000℃的範圍內，對吸收劑(S-0)隨溫度產生重量損失的情況進行分析，分析結果如第8圖所示。由第8圖的分析結果可知，爐渣吸收劑(S-0)的熱重損失達16wt%，即表示吸收劑(S-0)的熱穩定性不佳。
比較例4
吸收劑的熱穩定性分析
選取比較例2提供的集塵灰吸收劑(D-0)進行熱重損失分析，以評估其熱穩定性。藉由熱重分析儀，將測試溫度設定在1,000℃的範圍內，對吸收劑(D-0)隨溫度產生重量損失的情況進行分析，分析結果如第9圖所示。由第9圖的分析結果可知，集塵灰吸收劑(D-0)的熱重損失達20wt%，即表示吸收劑(D-0)的熱穩定性不佳。
上述實施例之特徵有利於本技術領域中具有通常知識者理解本發明。本技術領域中具有通常知識者應理解可採用本發明作基礎，設計並變化其他製程與結構以完成上述實施例之相同目的及/或相同優點。本技術領域中具有通常知識者亦應理解，這些等效置換並未脫離本發明精神與範疇，並可在未脫離本發明之精神與範疇的前提下進行改變、替換、或更動。
無。
第1圖係根據本發明的一實施例，一種吸收劑(爐渣轉製)的SEM照片(放大倍率為5,000倍)； 第2圖係根據本發明的一實施例，一種吸收劑(集塵灰轉製)的SEM照片(放大倍率為5,000倍)； 第3圖係一種爐渣吸收劑的SEM照片(放大倍率為5,000倍)； 第4圖係一種集塵灰吸收劑的SEM照片(放大倍率為5,000倍)； 第5圖係根據本發明的一實施例，顯示本發明吸收劑對硫化氫(H 2S)氣體的吸收效果； 第6圖係根據本發明的一實施例，顯示本發明吸收劑(爐渣轉製)的熱重損失分析圖； 第7圖係根據本發明的一實施例，顯示本發明吸收劑(集塵灰轉製)的熱重損失分析圖； 第8圖係一種爐渣吸收劑的熱重損失分析圖；以及 第9圖係一種集塵灰吸收劑的熱重損失分析圖。

Claims (12)

  1. 一種吸收劑，包括：鐵酸鈣(calcium ferrite，CaFe2O4)、鐵酸鋅(zinc ferrite，ZnFe2O4)、或其組合，其中鈣與鐵於該吸收劑中的莫耳比介於0.1：1至1：1，鋅與鐵於該吸收劑中的莫耳比介於0.1：1至1：1，且該鐵酸鈣(CaFe2O4)與該鐵酸鋅(ZnFe2O4)具有尖晶石結構。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的吸收劑，更包括氧化鎂(MgO)、氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化硫(SO3)、氧化鈣(CaO)、氧化錳(MnO)、氧化鐵(Fe2O3)、氧化鋅(ZnO)、或其組合。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的吸收劑，其中該氧化鎂(MgO)的重量份介於0-5，氧化鋁(Al2O3)的重量份介於0-4，氧化矽(SiO2)的重量份介於0-20，氧化硫(SO3)的重量份介於0-3，氧化鈣(CaO)的重量份介於1-25，氧化錳(MnO)的重量份介於1-5，氧化鐵(Fe2O3)的重量份介於25-75，氧化鋅(ZnO)的重量份介於1-40，以該吸收劑為100重量份。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的吸收劑，其中該鐵酸鈣(CaFe2O4)的特性尖峰值為2θ=33.64°、33.57°、61.41°。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的吸收劑，其中該鐵酸鋅(ZnFe2O4)的特性尖峰值為2θ=29.92°、36.92°、62.24°。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的吸收劑，其中該吸收劑的比表面積介於1-80m2/g。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的吸收劑，其中該吸收劑的孔隙體積介於0.01-0.5cm3/g。
  8. 一種吸收劑的製備方法，包括：混合一金屬冶煉副產物與一酸性溶劑，以形成一第一溶液，其中該金屬冶煉副產物包含鐵、鈣、鋅、或其組合，該酸性溶劑包括鹽酸、硫酸、或磷酸；加入一含鐵溶液於該第一溶液中，以調整該第一溶液中的鈣與鐵或鋅與鐵的莫耳比，其中鈣與鐵於該第一溶液中的莫耳比介於0.1：1至1：1，鋅與鐵於該第一溶液中的莫耳比介於0.1：1至1：1，其中該含鐵溶液包括氯化鐵溶液、硫酸鐵溶液、硝酸鐵溶液、或碳酸鐵溶液；加入一鹼性溶劑於該第一溶液中，進行一共沈澱步驟，以形成一鹽類溶液，其中該鹼性溶劑包括氫氧化鈉、碳酸鈉、或氨水；對該鹽類溶液進行一過濾步驟，以獲得一固體過濾物；以及對該固體過濾物進行一煅燒步驟，以製備一吸收劑，其中該吸收劑包括鐵酸鈣(calcium ferrite，CaFe2O4)、鐵酸鋅(zinc ferrite，ZnFe2O4)、或其組合。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的吸收劑的製備方法，其中該金屬冶煉副產物包括爐渣或集塵灰。
  10. 如申請專利範圍第8項所述的吸收劑的製備方法，其中該鐵酸鈣(CaFe2O4)的特性尖峰值為2θ=33.64°、33.57°、61.41°。
  11. 如申請專利範圍第8項所述的吸收劑的製備方法，其中該鐵酸鋅(ZnFe2O4)的特性尖峰值為2θ=29.92°、36.92°、62.24°。
  12. 如申請專利範圍第8項所述的吸收劑的製備方法，其中該煅燒步驟的溫度低於300℃。
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