CN118059808B - 一种氧化铝基吸附剂及其制备方法和用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及氧化铝吸附剂技术领域,尤其涉及一种氧化铝基吸附剂及其制备方法和用途,所述氧化铝基吸附剂具有碎片状孔道结构,吸附位点金属铂负载在所述氧化铝基吸附剂的表面、和表面具有的介孔孔道内、以及负载在所述碎片状孔道结构中的介孔孔道内,所述金属铂的负载量为所述氧化铝基吸附剂整体质量的0.25‑1.25%;相比与球形、针形等结构的氧化铝,具有错综复杂的介孔孔道及暴露更多的吸附位点,使得所述含硫有机物在穿透时间为10‑27h内,吸附脱除率高达100%,达到完全脱除的目的。
Description
技术领域
本发明涉及氧化铝吸附剂技术领域,尤其涉及一种氧化铝基吸附剂及其制备方法和用途。
背景技术
苯在工业上最重要的用途是做化工原料。苯可以合成一系列苯的衍生物:苯经取代反应、加成反应、氧化反应等生成的一系列化合物可以作为制取塑料、橡胶、纤维、染料、去污剂、杀虫剂等的原料。目前,我国的石油资源相对稀少,煤炭资源相对丰富,约占百分之三十。因此,随着煤炭产业的迅速发展,产生的焦化苯的精制工艺逐渐占据主导。
焦化苯中,不仅存在着大量的甲苯和二甲苯,而且存在着少量的烯烃类不饱和化合物和硫化物,特别是噻吩类硫化物,因为其物理化学性质与苯相似,很难将其脱除。如果焦化苯中的噻吩浓度超出一定的范围,不仅对后续合成苯的衍生物过程中导致催化剂中毒,还会对金属设备造成严重的损害,甚至对周围的空气和水源造成严重的污染。为此,焦化苯中硫化物的含量要求也越来越高,工业上的优级纯焦化苯的指标为噻吩含量不超过0.6ppm,在2020年发布的国家焦化苯标准中,优等品中噻吩含量不超过0.1 mg/kg。
在我国的脱硫工艺中,吸附脱硫法不需要在高温高压的情况下就能够完成苯中硫化物的脱除。传统的金属吸附剂由于负载了镍、银、铜等过渡金属,使该系列吸附剂在吸附脱硫工艺中取得良好的效果,但无法实现深度的脱除。当负载铂、钯等贵金属后,虽然能够实现深度脱除,但由于其金属负载量低导致其选择性不高,增加金属的负载量则会增加制备成本。
传统工艺制备吸附剂的过程中普遍存在活性组分分散度低,且金属容易在氧化铝外表面富集,呈蛋壳型分布。如CN101690884A公开了一种焦化苯液相深度脱除噻吩吸附剂的制备方法;吸附剂的载体为氧化铝或二氧化硅与氧化铝的混合物,活性组份包括主剂为钯,助剂为金、铜、锡、铟中的一种或几种的混合物;吸附剂采用金属胶体法制备,即在主剂、助剂金属盐的水溶液中,添加表面活性剂溶液,在还原剂的还原条件下,制得金属胶体,加入载体后再通过适当调控,得到负载型的焦化苯液相深度噻吩吸附剂,吸附剂用无离子水洗涤至不含有Cl-,在不含氧气氛中烘干制得蛋壳型或蛋白型分布的焦化苯液相深度噻吩吸附剂。但该吸附剂同样制备原料昂贵、制备方法复杂,同时吸附剂的活性金属表面积较小,导致其的有效硫容较低。
CN115254006A公开了一种焦炉煤气超深度脱除噻吩用脱硫吸附剂,以质量百分含量计,由活性成分30~40%氧化铜和30~40%氧化锌、载体20~30%氧化铝以及金属助剂0.1~0.5%氧化镍和1~1.5%氧化锆组成,且其中氧化铝以拟薄水铝石为原料。其穿透时间大于340min,且穿透硫容最高为39.46mg/g,但其只适用于气相焦炉煤气中噻吩气体的脱除,使得其在液相焦化苯中仍存在选择性低、吸附容量小且无法深度脱除等缺点。
CN104307464A公开了用于苯深度脱噻吩的钌基吸附剂及其制备方法和应用。所述钌基吸附剂包括负载在载体上的金属钌,所述载体是选自氧化铝、氧化硅、氧化钛、分子筛以及它们任意两种或多种的混合物;其制备方法为:采用成型多孔颗粒状载体,载体预先经过用硼酸-醇水溶液浸渍载体进行改性处理,通过浸渍或者喷涂方法负载预先调制的含钌化合物浆料,加入无机碱溶液进行沉淀转型,经过液相还原和/或气相还原得到钌基吸附剂。但该吸附剂由于钌胶体不稳定,在浸渍过程中存在钌富集的现象,使得部分孔道堵塞,容量降低。
基于上述现有技术的情况,现有技术中存在氧化铝基吸附剂吸附性低,选择性低,金属负载量多,表面贵金属分布不均匀,制备成本高,孔容低,吸附容量小且无法深度脱硫等亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种氧化铝基吸附剂,所述氧化铝基吸附剂具有碎片状孔道结构,吸附位点金属铂负载在所述氧化铝基吸附剂的表面、和表面具有的介孔孔道内、以及负载在所述碎片状孔道结构中的介孔孔道内,所述金属铂的负载量为所述氧化铝基吸附剂整体质量的0.25-1.25%;
所述氧化铝基吸附剂在X 射线衍射中衍射角2θ为39.5°±0.5°、45.9°±0.5°和66.9°±0.5°位置上出现特征衍射峰,分别为(111)、(200)和(220)晶面,所述金属铂以均匀稳定的(111)晶面形式存在;
所述氧化铝基吸附剂的晶格常数(a=b=c)均相等,为立方晶系;
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为151.28-176.56 m2/g,孔容为0.51-0.62 cm3/g,介孔孔道的孔径为12.66-15.55nm,堆积密度为0.5-0.82g/L,粒径为1.5-2.72mm,抗压碎强度≥105.30N/粒。
进一步地,所述X 射线衍射的表征仪器为Rigaku Smart Lab III X 射线衍射仪,参数为:Cu-Kα靶(k=0.150406nm, 40 kV, 30 mA),石墨单色器,扫描速度 10°/min,2θ角范围 5°-80°。
本发明还提供一种上述氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:以有机酸作为改性剂,与氧化铝混合,经超声、搅拌得到酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝进行洗涤和干燥,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以含有金属铂离子的溶液对改性氧化铝进行超声等体积浸渍,经静置和干燥后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝进行焙烧和还原,获得氧化铝基吸附剂。
进一步地,步骤1中所述有机酸先溶解在溶剂中,获得有机酸溶液,有机酸溶液中有机酸的浓度为0.05-0.45mol/L。
进一步地,步骤1中所述有机酸含有至少一个羧酸官能团。
进一步地,步骤1中所述有机酸为柠檬酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、酒石酸、草酸中的一种。
进一步地,所述溶剂为水、乙醇、甲醇、丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
进一步地,步骤1中所述氧化铝为含有碎片状孔道结构的球形活性氧化铝。
进一步地,所述球形活性氧化铝为γ-Al2O3。
进一步地,氧化铝在有机酸溶液中的含量为0.2g/mL。
进一步地,步骤1中超声的时间为1h,超声的频率为40KHz。
进一步地,步骤1中搅拌的时间为4h。
进一步地,步骤1中洗涤的溶剂为水或乙醇,洗涤完成的标准为洗涤后的溶剂pH为中性。
进一步地,步骤1中干燥的温度为120℃,干燥时间为12h。
进一步地,步骤2中所述含有金属铂离子的溶液中溶质为氯铂酸、氯化铂或硝酸铂中的一种,溶剂为水、乙醇、甲醇、丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
进一步地,步骤2中金属铂离子在含有金属铂离子的溶液中的质量浓度为5%。
进一步地,步骤2中改性氧化铝和含有金属铂离子的溶液的质量比为(4-20):1。
进一步地,步骤2中超声的时间为1h,超声的频率为40KHz。
进一步地,步骤2中静置的温度为45℃,静置时间为6h。
进一步地,步骤2中干燥为真空干燥,温度为60℃,干燥的时间为12h,真空度为0.08MPa。
进一步地,步骤3中焙烧的条件为在空气气氛中焙烧,焙烧的温度为350-550℃,焙烧的时间为4h。
进一步地,步骤3中还原使用的还原剂为甲酸钠、水合肼、硼氢化钠或氢气中的一种。
进一步地,步骤3中还原的温度为275℃,还原的时间为4h。
进一步地,所述制备方法中涉及的原理为步骤1中所述有机酸中通过其具有的羧酸官能团使得有机酸稳定结合在氧化铝表面和碎片状孔道结构内,实现对氧化铝的改性,同时有机酸的存在又起到扩孔的作用,为后续氧化铝内能够负载更多的金属铂吸附位点提供可能;步骤2中与氧化铝结合的有机酸又作为螯合剂,与金属铂离子发生螯合作用,形成环形的螯合物,阻止金属铂离子的团聚,使其在改性氧化铝的表面和孔道结构内均匀分布;步骤3中所述有机酸在焙烧的过程中分解,分解后在改性氧化铝表面和/或碎片状孔道结构内形成介孔孔道,同时,金属铂离子生成氧化铂(PtO2),之后氧化铂还原为单质金属铂负载在所述氧化铝基吸附剂表面和所述介孔孔道内,形成均匀分散的吸附位点。
本发明还提供一种上述氧化铝基吸附剂的应用,所述氧化铝基吸附剂用于吸附脱除液态含硫有机物。
进一步地,所述氧化铝基吸附剂吸附脱除含硫有机物的步骤为:
步骤1、将所述氧化铝基吸附剂置于惰性气体中吹扫,吹扫完成后调整吸附温度和吸附压力;
步骤2、向步骤1处理后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除。
进一步地,步骤1中吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h。
进一步地,步骤1中惰性气体为氮气。
进一步地,步骤1中吸附温度为160℃,吸附压力为1.2MPa。
进一步地,步骤2中氧化铝基吸附剂的装填量与每千克含硫有机物溶液中含硫有机物质量比为1000:3。
进一步地,步骤2中氧化铝基吸附剂装填量为10g。
进一步地,所述含硫有机物溶液中含硫有机物的浓度为30mg/kg。
进一步地,所述含硫有机物溶液中的含硫有机物为噻吩。
进一步地,所述氧化铝基吸附剂对含硫有机物的吸附脱除率为100%,所述氧化铝基吸附剂的穿透时间为10-27h,所述穿透时间为所述吸附脱除率从100%开始下降的时间点。
进一步地,所述含硫有机物溶液为含有噻吩的苯溶液,工业上的优级纯焦化苯的指标为噻吩含量不超过0.6ppm,将0.6ppm作为穿透点,在达到穿透点时平均每克吸附剂所处理含硫有机物溶液的质量记为处理量q,此时平均每克吸附剂吸附的噻吩质量记为穿透吸附量Q。
进一步地,所述处理量q的计算方式为含硫有机物溶液的质量(g)除以吸附剂的质量(g)。
进一步地,所述处理量q为23.81-29.98 g含硫有机物溶液/g吸附剂。
进一步地,所述氧化铝基吸附剂的穿透吸附量Q符合如下公式:
式中,Q——氧化铝基吸附剂的穿透吸附量(mg含硫有机物/g吸附剂),即每克吸附剂吸附的含硫有机物的质量;
C0——初始溶液中的含硫有机物浓度(mg含硫有机物/kg溶液);
Ct——吸附穿透时含硫有机物的浓度(mg含硫有机物/kg溶液);
m1——初始含硫有机物溶液的质量(g);
m2——吸附穿透时含硫有机物溶液的质量(g);
m0——氧化铝基吸附剂的质量(g);
进一步地,所述氧化铝基吸附剂的穿透吸附量Q为0.72-0.84 mg含硫有机物/g吸附剂。
本发明的有益效果在于:
1、本发明通过有机酸中具有的羧酸官能团使得有机酸稳定结合在氧化铝表面和碎片状孔道结构内,实现对氧化铝的改性,同时有机酸的存在又起到扩孔的作用,为后续氧化铝内能够负载更多的金属铂吸附位点提供可能;同时与氧化铝结合的有机酸又作为螯合剂,与金属铂离子发生螯合作用,形成环形的螯合物,阻止金属铂离子的团聚,使其在改性氧化铝的表面和孔道结构内均匀分布;最后所述有机酸在焙烧的过程中分解,分解后在改性氧化铝表面和碎片状孔道结构内形成介孔孔道,同时,金属铂离子生成氧化铂(PtO2),之后氧化铂还原为单质金属铂负载在所述氧化铝基吸附剂的表面、和表面具有的介孔孔道内、以及负载在所述碎片状孔道结构中的介孔孔道内,形成均匀分散的吸附位点;
2、本发明制备的氧化铝基吸附剂具有碎片状孔道结构,其表面和在孔道结构上又形成介孔孔道,相比与球形、针形等结构的氧化铝,具有错综复杂的孔道及暴露更多的吸附位点,有利于含硫有机物的吸附和脱除;同时苯在噻吩的吸附过程中,会与含硫有机物噻吩产生竞争吸附,如果孔道太小,待吸附的物质分子不能进入吸附剂孔道内部,导致有效吸附位减少,吸附量随之减小;反之孔道太大,待吸附的物质分子虽然较容易吸附,但也容易脱附,脱附速度快,还存在竞争吸附;因此只有制备出合适的孔道尺寸,即本发明制备的具有特定孔道结构和尺寸的氧化铝基吸附剂才能保证含硫有机物高效的吸附和脱除;
3、本发明制备的氧化铝基吸附剂用于吸附脱除液态含硫有机物,所述含硫有机物为噻吩,从吸附噻吩的酸性位吸附机理来看,噻吩分子的硫原子有两对孤对电子,可以提供电子,属于路易斯碱;通过有机酸处理后,氧化铝基吸附剂上表面的L酸含量增加,根据路易斯酸碱理论,使氧化铝基吸附剂对噻吩的选择性大大提高,即使在苯的竞争吸附环境下,仍有很高的选择性,使得所述含硫有机物在穿透时间为10-27h内,吸附脱除率高达100%,达到完全脱除的目的。
附图说明
图1为本发明实施例1中氧化铝的SEM图;
图2为本发明实施例1中制备的氧化铝基吸附剂的TEM图;
图3为本发明实施例1中制备的氧化铝基吸附剂的SEM图;
图4为本发明对比例1制备的吸附剂的TEM图;
图5为本发明对比例2制备的吸附剂的TEM图;
图6为本发明测试例1中孔径分布的测试对比图;
图7为本发明测试例2中对N2吸脱附等温线的测试对比图;
图8为本发明测试例4中XRD对比图。
具体实施方式
在本发明的具体实施方式中:
实施例1-6为用相同浓度的有机酸溶液改性获得的氧化铝基吸附剂的制备方法;
实施例1和实施例7-10为不同浓度的有机酸溶液改性获得的氧化铝基吸附剂的制备方法;
实施例1和实施例11-14为改变不同氯铂酸溶液质量获得的氧化铝基吸附剂的制备方法;
实施例1和实施例15-16为改变焙烧温度获得的氧化铝基吸附剂的制备方法;
实施例17-32为实施例1-16氧化铝基吸附剂的用于吸附脱除噻吩的应用,即对本发明制备的氧化铝基吸附剂的评价;
对比例1为用无机酸替换有机酸,制备得到的吸附剂;对比例2为不对氧化铝进行酸改性制备的吸附剂;对比例3-5为将超声辅助等体积浸渍法替换为过量浸渍、无超声辅助等体积浸渍、旋蒸法制备的吸附剂;
对比例6-10为对比例1-5吸附剂用于吸附脱除噻吩的应用,即对对比例制备的吸附剂评价。
实施例1
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将柠檬酸溶于水,以5mL 0.15mol/L柠檬酸(CA)溶液中的柠檬酸(CA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝(其SEM图如图1所示,所述球形活性氧化铝含有碎片状孔道结构)混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h后,再氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.00%Pt/Al2O3-0.15CA-450)。
所述氧化铝基吸附剂的TEM图如图2所示,从图中可看出单质金属铂的分散程度及颗粒大小的均匀程度;所述氧化铝基吸附剂的SEM图如图3所示,从图中可以看出通过上述制备方法使得所述氧化铝基吸附剂的碎片状孔道结构内生成了介孔孔道。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为176.56 m2/g,孔容为0.62 cm3/g,介孔孔道的孔径为15.55nm,堆积密度为0.75g/L,粒径为2.50mm,抗压碎强度138.20N/粒。
实施例2
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将酒石酸溶于乙醇,以5mL 0.15mol/L酒石酸(TA)溶液中的酒石酸(TA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸-乙醇溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.00%Pt/Al2O3-0.15TA-450)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为165.45 m2/g,孔容为0.60 cm3/g,介孔孔道的孔径为14.39nm,堆积密度为0.75g/L,粒径为2.55mm,抗压碎强度141.80N/粒。
实施例3
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将草酸溶于水,以5mL 0.15mol/L草酸(OA)溶液中的草酸(OA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.00%Pt/Al2O3-0.15OA-450)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为159.56 m2/g,孔容为0.61 cm3/g,介孔孔道的孔径为15.35nm,堆积密度为0.71g/L,粒径为2.72mm,抗压碎强度106.20N/粒。
实施例4
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将乳酸溶于水,以5mL 0.15mol/L乳酸(LA)溶液中的乳酸(LA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.00%Pt/Al2O3-0.15LA-450)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为162.34 m2/g,孔容为0.56 cm3/g,介孔孔道的孔径为13.75nm,堆积密度为0.82g/L,粒径为2.38mm,抗压碎强度106.20N/粒。
实施例5
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将丙酮酸溶于丙酮,以5mL 0.15mol/L丙酮酸(PA)溶液中的丙酮酸(PA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸-丙酮溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.00%Pt/Al2O3-0.15PA-450)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为165.76 m2/g,孔容为0.57 cm3/g,介孔孔道的孔径为13.92nm,堆积密度为0.59g/L,粒径为2.23mm,抗压碎强度156.80N/粒。
实施例6
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将乙酸溶于水,以5mL 0.15mol/L乙酸(HAC)溶液中的乙酸(HAC)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.00%Pt/Al2O3-0.15HAC-450)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为158.84 m2/g,孔容为0.62 cm3/g,介孔孔道的孔径为15.66nm,堆积密度为0.75g/L,粒径为2.36mm,抗压碎强度185.80N/粒。
实施例7
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将柠檬酸溶于水,以5mL 0.05mol/L柠檬酸(CA)溶液中的柠檬酸(CA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.00%Pt/Al2O3-0.05CA-450)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为153.89 m2/g,孔容为0.56 cm3/g,介孔孔道的孔径为14.69nm,堆积密度为0.74g/L,粒径为2.50mm,抗压碎强度163.30N/粒。
实施例8
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将酒石酸溶于乙醇,以5mL 0.25mol/L酒石酸(TA)溶液中的酒石酸(TA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.1g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸-乙醇溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(0.50%Pt/Al2O3-0.25TA-450)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为167.15 m2/g,孔容为0.59 cm3/g,介孔孔道的孔径为14.06nm,堆积密度为0.58g/L,粒径为1.85mm,抗压碎强度154.60N/粒。
实施例9
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将酒石酸溶于丙酮,以5mL 0.35mol/L酒石酸(TA)溶液中的酒石酸(TA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.10g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸-丙酮溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(0.50%Pt/Al2O3-0.35TA-450)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为164.37 m2/g,孔容为0.57 cm3/g,介孔孔道的孔径为13.99nm,堆积密度为0.70g/L,粒径为2.10mm,抗压碎强度112.50N/粒。
实施例10
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将乙酸溶于水,以5mL 0.45mol/L乙酸(HAC)溶液中的乙酸(HAC)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.10g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(0.50%Pt/Al2O3-0.45HAC-450)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为154.37 m2/g,孔容为0.56 cm3/g,介孔孔道的孔径为14.65nm,堆积密度为0.65g/L,粒径为2.10mm,抗压碎强度105.30N/粒。
实施例11
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将乙酸溶于水,以5mL 0.15mol/L乙酸(HAC)溶液中的乙酸(HAC)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.05g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下300℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(0.25%Pt/Al2O3-0.15HAC-300)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为165.45 m2/g,孔容为0.60 cm3/g,介孔孔道的孔径为14.39nm,堆积密度为0.72g/L,粒径为2.30mm,抗压碎强度139.20N/粒。
实施例12
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将乙酸溶于水,以5mL 0.25mol/L乙酸(HAC)溶液中的乙酸(HAC)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.10g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下300℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(0.50%Pt/Al2O3-0.25HAC-300)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为162.34 m2/g,孔容为0.56 cm3/g,介孔孔道的孔径为13.75nm,堆积密度为0.75g/L,粒径为2.48mm,抗压碎强度153.20N/粒。
实施例13
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将柠檬酸溶于水,以5mL 0.35mol/L柠檬酸(CA)溶液中的柠檬酸(CA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.15g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下300℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(0.75%Pt/Al2O3-0.35CA-300)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为165.76 m2/g,孔容为0.57 cm3/g,介孔孔道的孔径为13.92nm,堆积密度为0.73g/L,粒径为2.45mm,抗压碎强度128.30N/粒。
实施例14
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将柠檬酸溶于水,以5mL 0.15mol/L柠檬酸(CA)溶液中的柠檬酸(CA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.25g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下300℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.25%Pt/Al2O3-0.15CA-300)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为157.76 m2/g,孔容为0.58 cm3/g,介孔孔道的孔径为14.80nm,堆积密度为0.68g/L,粒径为2.50mm,抗压碎强度132.00N/粒。
实施例15
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将乙酸溶于乙醇,以5mL 0.15mol/L乙酸(HAC)溶液中的乙酸(HAC)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.25g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸-乙醇溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下350℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.25%Pt/Al2O3-0.15HAC-350)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为153.52 m2/g,孔容为0.58 cm3/g,介孔孔道的孔径为13.89nm,堆积密度为0.66g/L,粒径为2.45mm,抗压碎强度176.10N/粒。
实施例16
本实施例提供一种氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将乙酸溶于水,以5mL 0.15mol/L乙酸(HAC)溶液中的乙酸(HAC)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.25g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下550℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得氧化铝基吸附剂(1.25%Pt/Al2O3-0.15HAC-550)。
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为151.28 m2/g,孔容为0.53 cm3/g,介孔孔道的孔径为13.36nm,堆积密度为0.60g/L,粒径为2.15mm,抗压碎强度134.20N/粒。
表1 实施例1-16制备的氧化铝基吸附剂的性能测定结果
实施例17
本实施例为将实施例1制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为27h,所述吸附剂的处理量q为28.81 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.87 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表2、表3、表4、表5。
实施例18
本实施例为将实施例2制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为23h,所述吸附剂的处理量q为24.15 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.72mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表2。
实施例19
本实施例为将实施例3制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为27h,所述吸附剂的处理量q为27.81 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.87 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表2。
实施例20
本实施例为将实施例4制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为26h,所述吸附剂的处理量q为26.52 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.80 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表2。
实施例21
本实施例为将实施例5制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为23h,所述吸附剂的处理量q为23.81 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.72 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表2。
实施例22
本实施例为将实施例6制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为25h,所述吸附剂的处理量q为26.25 g含硫有机物溶液/g吸附剂 ,穿透吸附量Q为0.79 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表2、表5。
实施例23
本实施例为将实施例7制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为23h,所述吸附剂的处理量q为24.15 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.72 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表3、表6。
实施例24
本实施例为将实施例8制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为26h,所述吸附剂的处理量q为27.04 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.81 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表3。
实施例25
本实施例为将实施例9制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为26h,所述吸附剂的处理量q为27.30 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.79 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表3。
实施例26
本实施例为将实施例10制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为24h,所述吸附剂的处理量q为25.06 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.76 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表3。
实施例27
本实施例为将实施例11制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为23h,所述吸附剂的处理量q为24.27 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.73 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表4。
实施例28
本实施例为将实施例12制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为24h,所述吸附剂的处理量q为25.06 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.76 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表4。
实施例29
本实施例为将实施例13制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为26h,所述吸附剂的处理量q为27.07 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.83 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表4。
实施例30
本实施例为将实施例14制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为27h,所述吸附剂的处理量q为27.81 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.84 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表4。
实施例31
本实施例为将实施例15制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为29h,所述吸附剂的处理量q为29.98 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.90 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表4。
实施例32
本实施例为将实施例16制备的氧化铝基吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本实施例中,穿透时间为25h,所述吸附剂的处理量q为25.45 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.77 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表5。
对比例1
本对比例提供一种吸附剂的制备方法,将本发明中的所选取的有机酸等摩尔浓度替换为无机酸盐酸(HCl)。具体包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将盐酸溶于水,以5mL 0.05mol/L盐酸(HCl)溶液与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在超声频率为40KHz的条件下超声1h后,再在磁力搅拌器内搅拌4h,获得无机酸处理后的氧化铝,再对无机酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得无机酸处理改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的无机酸处理改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的无机酸处理改性氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换无机酸处理改性氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备本对比例中的吸附剂:对浸渍金属铂离子的无机酸处理改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得本对比例中的吸附剂(1.00%Pt/Al2O3-0.05HCl-450),其TEM图如图4所示。
对比例2
本对比例提供一种吸附剂的制备方法,在本对比例中,不采用任何酸对氧化铝进行处理,具体包括如下步骤:
步骤1、制备无酸改性的氧化铝:取1g球形活性氧化铝,在120℃干燥12h,获得无酸改性的氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的无酸改性氧化铝在超声频率为40KHz的条件下超声等体积浸渍1h,经45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的无酸改性的氧化铝;
所述等体积浸渍为含有金属铂离子的溶液等体积替换无酸改性的氧化铝在同等条件下吸收水的体积,用于控制负载金属铂离子的质量;
步骤3、制备本对比例中的吸附剂:对浸渍金属铂离子的无酸改性的氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得本对比例中的吸附剂(1.00%Pt/Al2O3-450)其TEM图如图5所示。
将图1、图4和图5对比可知:可以看到柠檬酸处理获得的氧化铝基吸附剂(图1),单质金属铂的分散程度(负载均匀)及颗粒大小比较均匀;无机酸处理获得的吸附剂(图4),单质金属铂出现富集的现象;未进行酸处理的获得的吸附剂(图5),单质金属铂颗粒大小不均匀,有大有小。
对比例3
本对比例提供利用过量浸渍法制备吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将柠檬酸溶于乙醇,以5mL 0.15mol/L柠檬酸(CA)溶液中的柠檬酸(CA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在磁力搅拌器搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:将5g乙醇与0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸-乙醇溶液混合后对1g经步骤1制备的改性氧化铝在45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得本对比例中的吸附剂。
对比例4
本对比例提供利用无超声辅助的等体积浸渍法制备吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将柠檬酸溶于乙醇,以5mL 0.15mol/L柠檬酸(CA)溶液中的柠檬酸(CA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在磁力搅拌器搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子: 0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸-乙醇溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在45℃水浴下静置6h,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得本对比例中的吸附剂。
对比例5
本对比例提供利用旋蒸法制备吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:将柠檬酸溶于水,以5mL 0.15mol/L柠檬酸(CA)溶液中的柠檬酸(CA)为改性剂,与1g干燥后的球形活性氧化铝混合,在磁力搅拌器搅拌4h,获得酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝用乙醇进行洗涤,洗涤至中性后放入干燥箱,120℃干燥12h,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以0.2g含有5wt%金属铂离子的氯铂酸水溶液对1g经步骤1制备的改性氧化铝在45℃水浴的旋蒸仪中进行旋蒸,直至表面蒸干,放于60℃的真空度为0.08MPa的干燥箱中干燥12h后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝在空气气氛下450℃焙烧4h,氢气气氛下275℃还原4h,获得本对比例中的吸附剂。
对比例6
本对比例为将对比例1制备的吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本对比例中,穿透时间为8h,所述吸附剂的处理量q为8.32 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.25 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表5。
对比例7
本对比例为将对比例2制备的吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本对比例中,穿透时间为13h,所述吸附剂的处理量q为13.55 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.41 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表5。
对比例8
本对比例为将对比例3制备的吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本对比例中,穿透时间为14h,所述吸附剂的处理量q为14.56 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.43 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表6。
对比例9
本对比例为将对比例4制备的吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本对比例中,穿透时间为22h,所述吸附剂的处理量q为22.79 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.67 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表6。
对比例10
本对比例为将对比例5制备的吸附剂对吸附脱除液态含硫有机物噻吩的应用,包括如下步骤:
步骤1、将10g的氧化铝基吸附剂装填到不锈钢吸附管(Φ15 mm)中置于惰性气体氮气中吹扫,吹扫温度为150℃,惰性气体的流速为40 mL/min,吹扫时间为2h,吹扫完成后调整吸附温度为160℃和吸附压力1.2MPa;
步骤2、向吹扫后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物噻吩的苯溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除,所述噻吩的浓度为30mg/kg,每隔1h取样分析出口溶液中噻吩的浓度,吸附后流出的溶液用安剖瓶接收。
在本对比例中,穿透时间为13h,所述吸附剂的处理量q为13.52 g含硫有机物溶液/g吸附剂,穿透吸附量Q为0.40 mg含硫有机物/g吸附剂,与其余实施例和/或对比例的结果对比见表6。
实施例17-32和对比例5-10的吸附结果对比
表2 不同酸试剂处理的吸附剂对噻吩脱除的影响
通过上述对比可知:活性氧化铝是一种两性氧化物,它可以与酸和碱发生反应,既能表现出酸性特性,又能表现出碱性特性。因此,活性氧化铝经过酸处理,其酸性特征更加突出。理论上有机酸(柠檬酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、酒石酸、草酸等)在溶液中电离出的H+很少,对氧化铝的形态影响不大,只是会对其孔道结构有些改变,能够起到较好的扩孔效果。另外,有机酸处理的氧化铝,在扩孔的同时孔道中会暴露更多的晶面,且能够有利于金属铂更好的均匀分布。
表3 不同酸浓度处理的氧化铝对噻吩脱除的影响
通过上述对比可知:不同酸浓度处理的氧化铝,对噻吩的处理量也不同。除了酸类型,酸密度和酸强度也是影响吸附脱硫效果的重要因素。单位面积上酸性位增多可以提高吸附剂的活性,但酸密度过大会发生结焦现象容易使吸附剂失活。酸性增强能够提高吸附剂的吸附性能,但酸性过强会使吸附剂上形成积炭从而堵塞吸附剂孔道。根据酸碱吸附理论可知,噻吩为L弱碱,有机酸处理的氧化铝的L酸性位点增多,所以合理调控吸附剂表面的酸性,一定程度的增加L酸可以吸附更多的噻吩类硫化物。综合考虑0.15mol/L的酸处理的氧化铝显著于其余酸浓度处理的氧化铝。
表4 不同Pt负载量的氧化铝对噻吩脱除的影响
通过上述对比可知:吸附剂的脱硫效率即处理量随Pt含量的增加而增大,至1.00%Pt时处理量最大,高于1.00%Pt后反而急剧降低。通过浸渍法在氧化铝上负载活性组分后,吸附剂的比表面积和孔容量均降低,但当Pt含量达到1.25%时,其比表面积急剧下降,导致吸附活性位减少。另一方面,当Pt负载量达到1.25%时,活性组分出现结块,降低了活性组分的利用率,同时也会阻塞部分孔道,使噻吩无法进入孔道内部,从而减小了脱硫效率。综合考虑Pt负载量为1.00%时,噻吩脱除率优于其他负载量。
表5 吸附剂不同焙烧温度对噻吩脱除的影响
通过上述对比可知:在焙烧温度为350℃时,脱硫率即处理量达到最大值,当温度低于350℃时在指定的焙烧时间内,氯铂酸尚未完全生成为 PtO2,因而影响了脱硫率;当焙烧温度超过350℃时,脱硫率又随着焙烧温度的升高而降低,是由于吸附剂内部脱水导致孔的烧结,致使表面积下降,因而影响了脱硫性能。
表6 不同类型酸处理的氧化铝对噻吩吸附的影响
通过上述对比可知:活性氧化铝经过酸处理,其酸性特征更加突出。有机弱酸(柠檬酸、酒石酸、草酸等)在溶液中电离出的H+很少,对氧化铝的形态影响不大,只是会对其孔道结构有些改变,能够起到较好的扩孔效果。而无机酸(HCl)能够完全电离出 H+,对氧化铝的形态影响较大,甚至会改变其组成,生成相应的铝盐。另外,无机酸处理的氧化铝,对氧化铝的孔道在扩孔的同时也造成了孔道的坍塌及堵塞,从而不利于利于噻吩的吸附。
表7 不同负载方法的吸附剂对噻吩脱除的影响
通过上述对比可知:浸渍方法对噻吩的脱除影响较大。过量浸渍法由于负载量未达到吸附剂最佳的负载量,导致一部分Pt未负载到氧化铝上,使得Pt未充分利用而被浪费掉;常规的等体积浸渍法制备的吸附剂虽然脱硫效果略低于超声辅助等体积浸渍法,但其吸附剂表面出现明显的结块现象;旋蒸法制备的吸附剂,虽然用时短、吸附剂外表面负载均匀,但由于用时短,导致溶剂快速被蒸干,使得球形氧化铝内表面未负载活性组分。综合考虑,超声辅助等体积浸渍法具有充分负载活性组分、负载均匀、用时较短、内外表面均负载等优点,兼具各浸渍方法的优点,超声辅助等体积浸渍法制备的吸附剂脱硫效果更加突出。
测试例1
本测试例为对氧化铝、对比例2制备的吸附剂和实施例1制备的氧化铝基吸附剂孔径分布的测试,对比结果如图6所示,从图中可以看出,实施例1制备的氧化铝基吸附剂相对于氧化铝和对比例2具有更多的介孔孔道,就可以提供更多的吸附位点,进而提高对噻吩的处理量。
测试例2
本测试例为对氧化铝、对比例2制备的吸附剂和实施例1制备的氧化铝基吸附剂对N2吸脱附等温线的测试,对比结果如图7所示。
测试例3
本测试例为对氧化铝、对比例2制备的吸附剂和实施例1制备的氧化铝基吸附剂平均的比表面积、孔容及孔径的测试,对比结果如表8所示。
表8 比表面积、孔容及孔径测试结果对比
通过测试例1-3的结果对比可知:不同吸附剂的N2吸脱附等温线显示(图7),相对压力 (p/p0)较低时,吸附剂的 N2吸附量缓慢增加;当 p/p0较高时,N2吸附量迅速增加。N2吸脱附等温线属于Ⅳ型吸附等温线,表明吸附剂都具有介孔结构(图6)。由表8可以看出,实施例1制备的吸附剂具有较大的比表面积及孔容、孔径,使其脱硫性能更加优异。并且可以通过表8看出,实施例1制备的氧化铝基吸附剂比表面积、孔容、孔径均比氧化铝和未进行酸处理的吸附剂(对比例2)的大。
测试例4
本测试例为对氧化铝、对比例2制备的吸附剂和实施例1制备的氧化铝基吸附剂XRD图的对比,对比结果如图8所示。可以看出实施例1制备的氧化铝载体表面暴露更多的吸附位点。本发明使用的氧化铝为γ-Al2O3。
由图8可知,样品表面晶型复杂,共出现了3个主要的衍射峰(γ-Al2O3分别在衍射角为39.5°(111)、45.9°(200)和66.9°(220)位置上出现γ-Al2O3的特征衍射峰),参照PDF标准卡片推断样品主要为γ-Al2O3且与标准数据75-0921(γ-Al2O3)基本对应,其中晶胞常数均相等,即a=b=c=3.59nm,属于立方晶系。由于活性氧化铝的γ态是不稳定态,且据图中显示衍射峰峰型不尖锐,说明它的结晶度较低。经密度泛函理论计算发现,单质金属铂的(111)对噻吩有着较强的吸附作用。将单质金属铂的粒子高度分散在氧化铝基吸附剂表面和介孔孔道内上,且有效控制单质金属铂颗粒大部分以均匀稳定的(111)晶面形式存在,将有利于对噻吩的吸附。通过有机酸改性后的氧化铝相比于对比例2制备的吸附剂和常用工业吸附剂(氧化铝)在(111)面更加突出,使单质金属铂的粒子对噻吩的选择性更加突出。
应当理解的是,本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的内容,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (9)
1.一种氧化铝基吸附剂,其特征在于,所述氧化铝基吸附剂具有碎片状孔道结构,吸附位点金属铂负载在所述氧化铝基吸附剂的表面、和表面具有的介孔孔道内、以及负载在所述碎片状孔道结构中的介孔孔道内,所述金属铂的负载量为所述氧化铝基吸附剂整体质量的0.25-1.25%;
所述氧化铝基吸附剂在X 射线衍射中衍射角2θ为39.5°±0.5°、45.9°±0.5°和66.9°±0.5°位置上出现特征衍射峰,分别为(111)、(200)和(220)晶面,所述金属铂以均匀稳定的(111)晶面形式存在;
所述氧化铝基吸附剂的晶格常数均相等,为立方晶系;
所述氧化铝基吸附剂的比表面积为151.28-176.56 m2/g,孔容为0.53-0.62 cm3/g,介孔孔道的孔径为13.36-15.66nm,堆积密度为0.58-0.82g/L,粒径为1.85-2.72mm,抗压碎强度≥105.30N/粒;
所述氧化铝基吸附剂的制备方法,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:以有机酸作为改性剂,与氧化铝混合,经超声、搅拌得到酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝进行洗涤和干燥,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以含有金属铂离子的溶液对改性氧化铝进行超声等体积浸渍,经静置和干燥后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝进行焙烧和还原,获得氧化铝基吸附剂;
步骤1中所述氧化铝为含有碎片状孔道结构的球形活性氧化铝。
2.一种权利要求1所述氧化铝基吸附剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1、制备改性氧化铝:以有机酸作为改性剂,与氧化铝混合,经超声、搅拌得到酸处理后的氧化铝,再对酸处理后的氧化铝进行洗涤和干燥,获得改性氧化铝;
步骤2、浸渍金属铂离子:以含有金属铂离子的溶液对改性氧化铝进行超声等体积浸渍,经静置和干燥后获得浸渍金属铂离子的改性氧化铝;
步骤3、制备氧化铝基吸附剂:对浸渍金属铂离子的改性氧化铝进行焙烧和还原,获得氧化铝基吸附剂。
3.根据权利要求2所述氧化铝基吸附剂的制备方法,其特征在于,步骤1中所述有机酸含有至少一个羧酸官能团。
4.根据权利要求3所述氧化铝基吸附剂的制备方法,其特征在于,步骤1中所述有机酸为柠檬酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、酒石酸、草酸中的一种。
5.根据权利要求2所述氧化铝基吸附剂的制备方法,其特征在于,步骤2中所述含有金属铂离子的溶液中溶质为氯铂酸、氯化铂或硝酸铂中的一种,溶剂为水、乙醇、甲醇、丙酮或N,N-二甲基甲酰胺中的一种或几种。
6.一种权利要求1所述氧化铝基吸附剂的应用,其特征在于,所述氧化铝基吸附剂用于吸附脱除液态含硫有机物。
7.根据权利要求6所述氧化铝基吸附剂的应用,其特征在于,所述氧化铝基吸附剂吸附脱除含硫有机物的步骤为:
步骤1、将所述氧化铝基吸附剂置于惰性气体中吹扫,吹扫完成后调整吸附温度和吸附压力;
步骤2、向步骤1处理后的氧化铝基吸附剂中通入含硫有机物溶液,对溶液中的含硫有机物进行吸附脱除。
8.根据权利要求7所述氧化铝基吸附剂的应用,其特征在于,所述含硫有机物溶液中的含硫有机物为噻吩。
9.根据权利要求8所述氧化铝基吸附剂的应用,其特征在于,所述氧化铝基吸附剂对含硫有机物的吸附脱除率为100%,所述氧化铝基吸附剂的穿透时间为10-27h。
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