CN111889063A - 一种BiOCl吸附剂、制备方法以及在室温脱硫上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种简单制备具有室温脱硫效果的BiOCl吸附剂及其制备方法和应用，属于材料制备及吸附脱硫的技术领域，其是使用溶剂热法一步合成具有不同晶面组成的BiOCl材料。该吸附剂可以实现室温下优异的硫化氢气体吸附性能。本发明工艺简单，成本低，可大规模生产，符合实际生产需要，有较大的应用潜力。

Description

一种BiOCl吸附剂、制备方法以及在室温脱硫上的应用
技术领域
本发明属于材料制备及吸附脱硫技术领域，具体涉及一种BiOCl吸附剂、制备方法以及在室温脱硫上的应用。
背景技术
硫化氢（H2S）气体广泛的存在于煤、天然气、石油等工业尾气和农业及城市的污水中，是导致催化剂中毒、腐蚀设备和形成酸雨的主要物质。如何从原料气或尾气中去除H2S是一个重要问题。催化燃烧、冷凝和酸性气体处理被广泛用于去除H2S。 在这些过程中，开发高效、经济、稳定的吸附剂是当务之急。沸石、活性炭、粘土、氧化铝和金属氧化物是脱硫中最常用的吸附剂。其中过渡金属氧化物，如铁基催化剂、锌基催化剂、钒基催化剂等，因其成本低、制备容易、性能优异而被普遍考虑。特别是铁基吸附剂已被认为是去除H2S的商业催化剂，在脱硫方面，Fe -Fe2O3和Fe -Fe2O3均表现出令人满意的活性。此外，铁物种作为添加剂可以提高其他氧化物的脱硫能力。然而，过渡金属原子的d轨道很容易结合S的p轨道而形成强烈metal-S键，这导致过渡金属氧化物脱硫过程中很容易中毒。因此，开发主族基金属吸附剂是一种潜在的脱硫解决方案。
已有报道氧化铋(Bi2O3)具有脱硫活性，但其活性非常有限。众所周知，氯氧铋(BiOCl)是含铋化合物的重要成员，并且其在很多重要的化学反应中表现出优异的活性。但是BiOCl材料在脱硫方面的应用非常少。因此，开发一种易制备、低成本、高效率的BiOCl吸附剂具有极其重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于室温硫化氢气体吸附的非过渡金属基的化合物的制备方法和应用。
本发明制备的主族金属铋基化合物BiOCl能够在室温下实现高效硫化氢气体的吸附。相比于单纯的的金属氧化物具有更好的性能和抗硫性。本发明工艺简单、成本低、 效率高，符合实际生产需要，有较大的应用前景。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种BiOCl吸附剂，所述吸附剂材料通过简单的一步溶剂热法制备，呈片状结构。该吸附剂为主族金属基吸附剂，可以通过改变溶剂的组分合成不同晶面组成的BiOCl材料。
所述BiOCl吸附剂的制备方法具体包括以下步骤：
具体包括以下步骤：
1）将无水乙醇和氢氧化钠加入到去离子水中；
2）将氯化铋加入到上述1）的混合溶液中，搅拌30分钟；
3）将2）的混合溶液转移至反应釜进行高温反应；
4）待反应釜冷却至室温后，离心、洗涤并收集样品。
进一步地，无水乙醇和去离子水的体积比为5：60或35：30或60：5；氢氧化钠和氯化铋的摩尔比为1比0.5。
进一步地，步骤3）所述高温反应具体为：160℃反应24小时。
进一步地，优选以下制备条件：
1）将无水乙醇（35mL）和氢氧化钠（0.400g）加入到30mL去离子水中；
2）将氯化铋（1.577g）加入到上述1）的混合溶液中，搅拌30分钟；
3）将2）的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中160℃反应24小时；
4）待反应釜冷却至室温后，离心、洗涤并收集样品。
本发明制备的主族金属铋基催化剂具有可控的不同晶面比例，所述吸附剂可以实现室温下脱除硫化氢气体的效果。
本发明的显著优点在于：
（1）本发明提供了一种简单溶剂热法制备BiOCl脱硫吸附剂的方法，其方法简单易于操作。
（2）该主族金属铋基吸附材料BiOCl能够实现室温下高效的硫化氢气体吸附效果。
（3）本发明的整个工艺过程简单易控制，能耗低、产率高、成本低，符合实际生产需要，有利于大规模的推广。
附图说明
图1为制备的BiOCl材料的XRD图；
图2为合成BiOCl材料的SEM图（a为BiOCl-60，b为BiOCl-35, c为BiOCl-5）；
图3为实施例1-3所得BiOCl吸附剂在含5000 ppm硫化氢、2500 ppm氧气的混合气中，空速为3000 ml•g-1•h-1的流速下，对硫化氢气体吸附性能图。
具体实施方式
为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合具体实施方式对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
实施例1
1）将无水乙醇（35mL）和氢氧化钠（0.400g）加入到30mL去离子水中；
2）将氯化铋（1.577g）加入到上述1）的混合溶液中，搅拌30分钟；
3）将2）的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜的不锈钢反应器160℃反应24小时；
4）待反应釜冷却至室温后，离心、洗涤并收集样品BiOCl-35。
实施例2
1）将无水乙醇（5mL）和氢氧化钠（0.400g）加入到60mL去离子水中；
2）将氯化铋（1.577g）加入到上述1）的混合溶液中，搅拌30分钟；
3）将2）的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜的不锈钢反应器160℃反应24小时；
4）待反应釜冷却至室温后，离心、洗涤并收集样品BiOCl-5。
实施例3
1）将无水乙醇（60mL）和氢氧化钠（0.400g）加入到5mL去离子水中；
2）将氯化铋（1.577g）加入到上述1）的混合溶液中，搅拌30分钟；
3）将2）的混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜的不锈钢反应器160℃反应24小时；
4）待反应釜冷却至室温后，离心、洗涤并收集样品BiOCl-60。
图1为制备的BiOCl材料的XRD（X射线衍射）图谱，通过改变前驱体溶剂中乙醇的含量，可以控制BiOCl各个晶面的之间的比例，从而向特定形貌生长。
图2为合成BiOCl材料的SEM（扫描电子显微镜）图片，该图表明合成的BiOCl材料成片状结构，改变前驱体中溶剂的组分，能够改变BiOCl片的大小和厚度。
图3为实施例1-3所得BiOCl吸附剂在含5000 ppm硫化氢、2500 ppm氧气的混合气中，空速为3000 ml•g-1•h-1的流速下，对硫化氢气体吸附性能图。从图中我们可以看出，在当前驱体溶剂中含有35mL无水乙醇时，合成的BiOCl对硫化氢的吸附性能最好，硫化氢的突破时间可以到5.5小时。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (6)

1.一种BiOCl吸附剂的制备方法，其特征在于：以氯化铋作为前驱体，通过溶剂热一步合成BiOCl吸附剂。
2.根据权利要求1所述的一种BiOCl吸附剂的制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
1）将无水乙醇和氢氧化钠加入到去离子水中；
2）将氯化铋加入到上述1）的混合溶液中，搅拌30分钟；
3）将2）的混合溶液转移至反应釜进行高温反应；
4）待反应釜冷却至室温后，离心、洗涤并收集样品。
3.根据权利要求1所述的一种BiOCl吸附剂的制备方法，其特征在于：无水乙醇和去离子水的体积比为5：60或35：30或60：5；氢氧化钠和氯化铋的摩尔比为1比0.5。
4.根据权利要求1所述的一种BiOCl吸附剂的制备方法，其特征在于：步骤3）所述高温反应具体为：160℃反应24小时。
5.一种如权利要求1-4任一项方法制备的BiOCl吸附剂。
6.一种如权利要求1-4任一项方法制备的BiOCl吸附剂在室温下硫化氢气体的吸附上的应用。
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