CN103962096A - 脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的是一种脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法。室温下将5A分子筛研磨至粉末状，加入盐酸溶液中浸泡，然后调至中性；将27g浓度为25wt%的氨水加入到300-400ml的去离子水中，加入5-10g十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌得到混合液，然后将8-12g经活化处理的5A分子筛加入到混合液中，搅拌15min，再逐滴加入30g正硅酸乙酯，然后恒温搅拌1h，经抽滤、洗涤、干燥，焙烧制得改性5A分子筛载体；将硝酸锌负载于所述改性5A分子筛载体上，焙烧得到ZnO负载于改性5A分子筛的化学吸附剂。本发明得到的吸附剂，它具有较大的比表面积，发达的孔隙结构，吸附量大，成本低廉，易于广泛使用。用来脱除低浓度H2S气体，特别适合于室内、舱体等密闭空间内硫化氢气体的脱除。

Description

脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法
技术领域
本发明涉及的是一种硫化氢吸附剂的制备方法，具体地说是一种用于脱除低浓度H2S气体的硫化氢吸附剂的制备方法。
背景技术
硫化氢是一种具有臭鸡蛋气味的高刺激性有毒气体，是大气的主要污染物之一。它不仅腐蚀金属材料，而且还会污染环境，危害人体健康。因此，各国对硫化氢的排放标准都进行了严格控制，我国规定硫化氢的排放浓度不得大于0.01mg/m3，硫化氢的去除特别是低浓度硫化氢的去除是亟需解决的问题。近年来，国内外学者对低浓度硫化氢的去除研究开展了大量的研究工作。密闭的室内及船舱内空气中含有低浓度的H2S气体，需要一种吸附剂来对其进行脱除处理。活性炭由于其具有较大的比表面积，吸附性能较为理想，广泛用于气体的处理。但由于其主要依靠物理吸附，当环境发生变化时，其吸附效果会发生变化，脱附效果不十分明显，并不能够很好的消除密闭空间的有害气体。
5A分子筛是一种最常用的空气分离吸附剂之一。由于其具有发达的孔隙结构和较大的比表面积，以及耐酸、耐碱、价格低廉等优点，适合用于室内及舱体的脱硫。5A分子筛对硫化氢等含硫气体的吸附一般属于物理吸附，一定条件下会发生脱附。金属氧化物易与硫化氢反应而脱硫，但金属氧化物需制成多孔结构，且具有一定的强度。将金属氧化物负载于5A分子筛表面，可达到脱硫的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较大的比表面积，发达的孔隙结构，吸附量大，成本低廉，易于广泛使用的脱除室内低浓度硫化氢吸附剂的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：
（1）5A分子筛活化处理：室温下将5A分子筛研磨至粉末状，加入盐酸溶液中，磁力搅拌浸泡3小时，然后加入Na2CO3溶液使混合液呈中性；
（2）5A分子筛的改性：将27g浓度为25wt%的氨水加入到300-400ml的去离子水中，23-27℃恒温磁力搅拌15min，缓慢加入5-10g十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌15min得到混合液，然后将8-12g经活化处理的5A分子筛缓慢加入到所述混合液中，持续恒温搅拌15min，再逐滴加入30g正硅酸乙酯，然后恒温搅拌1h，经抽滤、洗涤、干燥，焙烧制得改性5A分子筛载体；
（3）将硝酸锌负载于所述改性5A分子筛载体上，焙烧得到ZnO负载于改性5A分子筛的化学吸附剂。
所述逐滴加入30g正硅酸乙酯在20-30min时间内完成。
5A分子筛的改性过程中所述焙烧的焙烧温度为550℃。
硝酸锌负载于改性5A分子筛载体上之后的焙烧的焙烧温度为400-450℃。
所述将硝酸锌负载于所述改性5A分子筛载体上是指按ZnO10wt%、20wt%、30wt%、40wt%负载于所制备的改性5A分子筛载体上。
本发明提供了一种改性5A分子筛为载体的吸附剂，具有较大的比表面积，发达的孔隙结构，吸附量大，成本低廉，易于广泛使用。用来脱除低浓度H2S气体，特别适合于室内、舱体等密闭空间内硫化氢气体的脱除。
本发明将氧化锌负载于改性的5A分子筛表面，起到化学吸附的目的。
5A分子筛是一种多孔材料，由CaO·Na2O·Al2O3·SiO2等组成，加入一定量的酸，可以将结构孔道内的各种杂质排出，起到一定的拓孔效果，使比表面积进一步加大，吸附效果增加。
本发明与同类型化学吸附剂相比具有如下优点。（1）吸附量大：由于本发明的氧化锌/改性5A分子筛化学吸附剂具有较大的比表面积，具有表面效应使氧化锌能够很好的负载于改性5A分子筛表面。氧化锌与H2S气体发生化学反应，起到很好的化学吸附效果。（2）节能节材：由于该发明所利用的都是市场上价格相对低廉的材料。以及由于其吸附性好，脱除H2S性能好。使得吸附剂的用量相对同类型吸附剂用量少，节材效果明显。
附图说明
图1为利用本发明制备的化学吸附剂在298K时负载不同含量ZnO吸附H2S气体的穿透曲线比较图。
图2为利用本发明制备的化学吸附剂在298K时负载30wt%ZnO于不同焙烧温度下的吸附H2S气体的穿透曲线比较图。
具体实施方式
本发明的技术方案主要包括如下步骤：
改性5A分子筛负载氧化锌化学吸附剂的制备方法包括下述步骤：
（1）5A分子筛活化处理：25℃下将5A分子筛研磨至粉末状，加入盐酸溶液中，磁力搅拌浸泡3小时，然后加入Na2CO3溶液使混合液呈中性。
更具体地，所述活化方法包括以下步骤：在室温下将5A分子筛（球状）研磨至粉体，将其加入到2mol/L的盐酸中，混合搅拌3h活化处理。将1mol/L Na2CO3溶液加入含分子筛的盐酸溶液中至中和。后放入鼓风干燥箱中105℃干燥24h得到干燥产物，研磨至粉末状并用200目标准筛筛选得到粉末，待用。
（2）5A分子筛的改性：称取27g氨水（25wt%）加入到300-400ml的去离子水中，23-27℃恒温磁力搅拌15min。后称取5-10g CTMAB(十六烷基三甲基溴化铵)缓慢加入到溶液中，持续搅拌15min。然后将干燥完的5A分子筛（8-12g）缓慢加入到混合液中，持续恒温搅拌15min。使分子筛混合均匀。称取30g正硅酸乙酯(TEOS)逐滴加入到搅拌的混合液中（20-30min）。然后恒温搅拌1h。将混合液经抽滤、洗涤、干燥。焙烧制得改性5A分子筛载体（焙烧温度为550℃）。
（3）将硝酸锌按ZnO10wt%、20wt%、30wt%、40wt%负载于所制备的载体上。在马弗炉中焙烧（焙烧温度为400-450℃）得到不同含量ZnO负载于改性5A分子筛的化学吸附剂。
下面对本发明作进一步描述。
实施例1
在25℃下将5A分子筛（球状）研磨至粉体，将其加入到2mol/L的盐酸中，混合磁力搅拌3h活化处理。后加入Na2CO3溶液至中和。然后将样品放入鼓风干燥箱中105℃干燥12h得到干燥产物，研磨至粉末状并用200目标准筛筛选得到粉末，待用。
改性5A分子筛载体的制备：称取27g氨水加入到300-400ml的去离子水中，23-27℃恒温搅拌15min。后称取5-10g CTMAB缓慢加入到溶液中，持续搅拌15min。然后将干燥完的5A分子筛（8-12g）缓慢加入到混合液中，持续恒温搅拌15min。使分子筛混合均匀。称取30g TEOS逐滴加入到搅拌的混合液中（20-30min）。然后恒温搅拌1h。将混合液经抽滤、洗涤、干燥。焙烧制的改性5A分子筛载体（焙烧温度采用程序升温，25-300℃（30min），300℃（30min），300-550℃（30min）550℃（300min））。然后将焙烧后的样品放在马弗炉中焙烧（焙烧温度为400-450℃）得到改性5A分子筛载体。
实施例2
制备5A分子筛载体如实施例1所述。将硝酸锌按ZnO10wt%负载于所制备的载体上。在马弗炉中焙烧（焙烧温度为400-450℃）得到负载有10wt%ZnO的改性5A分子筛化学吸附剂。
实施例3
制备5A分子筛载体如实施例1所述。将硝酸锌按ZnO20wt%负载于所制备的5A分子筛载体上。在马弗炉中焙烧（焙烧温度为400-450℃）得到负载有20wt%ZnO的改性5A分子筛化学吸附剂。
实施例4
制备5A分子筛载体如实施例1所述。将硝酸锌按ZnO30wt%负载于所制备的载体上。在马弗炉中焙烧（焙烧温度为400-450℃）得到负载有30wt%ZnO的改性5A分子筛化学吸附剂。
实施例5
制备5A分子筛载体如实施例1所述。将硝酸锌按ZnO40wt%负载于所制备的载体上。在马弗炉中焙烧（焙烧温度为400℃）得到负载有40wt%ZnO的改性5A分子筛化学吸附剂。
实施例6
制备5A分子筛载体如实施例1所述。将硝酸锌按ZnO30wt%负载于所制备的载体上。在马弗炉中焙烧（焙烧温度为200℃）得到焙烧温度为200℃的负载有30wt%ZnO的改性5A分子筛化学吸附剂。
实施例7
制备5A分子筛载体如实施例1所述。将硝酸锌按氧化锌30wt%负载于所制备的载体上。在马弗炉中焙烧（焙烧温度为300℃）得到焙烧温度为300℃的负载有30wt%氧化锌的改性5A分子筛化学吸附剂。
实施例8
制备5A分子筛载体如实施例1所述。将硝酸锌按ZnO30wt%负载于所制备的载体上。在马弗炉中焙烧（焙烧温度为400℃）得到焙烧温度为400℃的负载有30wt%ZnO的改性5A分子筛化学吸附剂。
实施例9
制备5A分子筛载体如实施例1所述。将硝酸锌按ZnO30wt%负载于所制备的载体上。在马弗炉中焙烧（焙烧温度为250℃）得到焙烧温度为250℃的负载有30wt%ZnO的改性5A分子筛化学吸附剂。
对上述实施例1-5所制备的吸附剂材料进行H2S气体的穿透实验测定。图1为不同含量的ZnO负载改性5A分子筛所得的化学吸附剂在25℃时的穿透曲线（进气浓度为145ppm。0.5g吸附剂，流速150ml/min），由图1可以看出采用本发明制备的化学吸附剂具有很高的吸附性能，并以实施例4所制备的化学吸附剂吸附性能较好，穿透时间最长。图2示出了采用不同焙烧温度所制备的吸附剂在25℃时的穿透实验曲线（进气浓度为125ppm。0.5g吸附剂，流速150ml/min），可以看出，在焙烧温度为250℃时的穿透时间最长，化学吸附剂的吸附效果最佳。
综上所述，利用本发明制备的高吸附性能的化学吸附剂穿透时间长，明显优于市场上同类型吸附剂。

Claims (9)

1.一种脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法，其特征是：
（1）5A分子筛活化处理：室温下将5A分子筛研磨至粉末状，加入盐酸溶液中，磁力搅拌浸泡3小时，然后加入Na2CO3溶液使混合液呈中性；
（2）5A分子筛的改性：将27g浓度为25wt%的氨水加入到300-400ml的去离子水中，23-27℃恒温磁力搅拌15min，缓慢加入5-10g十六烷基三甲基溴化铵，持续搅拌15min得到混合液，然后将8-12g经活化处理的5A分子筛缓慢加入到所述混合液中，持续恒温搅拌15min，再逐滴加入30g正硅酸乙酯，然后恒温搅拌1h，经抽滤、洗涤、干燥，焙烧制得改性5A分子筛载体；
（3）将硝酸锌负载于所述改性5A分子筛载体上，焙烧得到ZnO负载于改性5A分子筛的化学吸附剂。
2.根据权利要求1所述的脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法，其特征是：所述逐滴加入30g正硅酸乙酯在20-30min时间内完成。
3.根据权利要求1或2所述的脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法，其特征是：5A分子筛的改性过程中所述焙烧的焙烧温度为550℃。
4.根据权利要求1或2所述的脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法，其特征是：硝酸锌负载于改性5A分子筛载体上之后的焙烧的焙烧温度为400-450℃。
5.根据权利要求3所述的脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法，其特征是：硝酸锌负载于改性5A分子筛载体上之后的焙烧的焙烧温度为400-450℃。
6.根据权利要求1或2所述的脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法，其特征是：所述将硝酸锌负载于所述改性5A分子筛载体上是指按ZnO10wt%、20wt%、30wt%、40wt%负载于所制备的改性5A分子筛载体上。
7.根据权利要求3所述的脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法，其特征是：所述将硝酸锌负载于所述改性5A分子筛载体上是指按ZnO10wt%、20wt%、30wt%、40wt%负载于所制备的改性5A分子筛载体上。
8.根据权利要求4所述的脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法，其特征是：所述将硝酸锌负载于所述改性5A分子筛载体上是指按ZnO10wt%、20wt%、30wt%、40wt%负载于所制备的改性5A分子筛载体上。
9.根据权利要求5所述的脱除室内低浓度硫化氢的吸附剂的制备方法，其特征是：所述将硝酸锌负载于所述改性5A分子筛载体上是指按ZnO10wt%、20wt%、30wt%、40wt%负载于所制备的改性5A分子筛载体上。
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