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。