一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑及其制備方法，該制備方法主要包括以下步驟：(1)將炭化料加入到強氧化劑溶液中進行氧化處理，真空干燥，得到活性炭基；(2)將銅鹽溶解成水溶液，加入分散劑、活性劑，將活性炭基加入到水溶液中吸附后干燥；(3)在真空環境下焙燒活化，用稀酸溶液洗滌，即得到所述的用于二氧化硫回收的活性炭催化劑。本發明專利技術的得到的活性炭催化劑對二氧化硫吸附率高、催化作用好、制備簡單、價格低廉，可以批量生產和使用。

Activated carbon catalyst for sulfur dioxide recovery and preparation method thereof

The invention discloses a method for activated carbon catalyst and its preparation method of sulfur dioxide recovery, the preparation method comprises the following steps: (1) the carbonized material added to the oxidant solution of oxidation treatment, vacuum drying to obtain active carbon radical; (2) the copper salt dissolved into water solution, adding dispersing agent, surfactant, the active carbon added to the aqueous solution after adsorption drying; (3) activated roasting in a vacuum environment, with dilute acid solution to obtain the activated carbon catalyst for sulfur dioxide recovery. The obtained active carbon catalyst has the advantages of high adsorption rate of sulfur dioxide, good catalytic effect, simple preparation and low price, and can be produced and used in batches.

【技術實現步驟摘要】
一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑及其制備方法
本專利技術屬于空氣環保
，具體來講是一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑及其制備方法。
技術介紹
二氧化硫是最常見、最簡單的硫氧化物，大氣主要污染物之一。在許多工業過程中也會產生二氧化硫，由于煤和石油通常都含有硫元素，因此燃燒時會生成二氧化硫。當二氧化硫溶于水中，會形成亞硫酸，若把亞硫酸進一步在PM2.5存在的條件下氧化，便會迅速高效生成硫酸而導致酸雨。二氧化硫化學性質極其復雜，不同的溫度可作為非質子溶劑、路易氏酸、還原劑、氧化劑、氧化還原試劑等各種作用。液態二氧化硫還可作自由基接受體。如在偶氮二異丁腈自由基引發劑存在下與乙烯化合物反應得到聚砜。液態二氧化硫在光照下，可與氯和烷烴進行氯磺化反應，在氧存在下生成磺酸。液態二氧化硫在低溫表現出還原作用，但在300℃以上表現出氧化作用。由于二氧化硫對大氣的污染作用，針對工產生產中的二氧化硫氣體排放也有多重多樣的回收辦法，目前來說活性炭吸附法是使用率較高的一種，主要原理為當含SO2的廢氣與活性炭接觸時，SO2即被吸附，當有SO2和水蒸汽存在時，伴隨著物理吸附同時發生化學吸附，當活性炭上吸附了一定量的H2SO4后，用水洗法再生活性炭，并得到副產品H2SO4。而整個過程中是先將SO2轉化為SO3是在活性炭的催化作用下完成的，傳統的活性炭吸附法只是利用了活性炭本身的催化劑性能，催化活性低，反應速度緩慢，設備龐大，而現在的活性炭處理法是利用活性炭是催化劑載體的特性，在活性炭上載有某種活性成分，構成了更高活性的活性炭催化劑，使SO2轉化為SO3的反應速度大大加快，同時吸附率也增強了，因此高性能的活性炭催化劑是空氣環保工作者需要攻克的技術難點。
技術實現思路
本專利技術解決的技術問題是提供了一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑及其制備方法，該活性炭催化劑對二氧化硫吸附率高，使用環境溫度范圍廣，質量可靠，制備工藝簡單，可長期反復使用。本專利技術的技術方案如下：一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑及其制備方法，所述的制備方法主要包括以下步驟：(1)將干凈的炭化料干燥后，制成20-30目的粗粉，給粗粉中加入3倍量的35-45％氯化鋅溶液進行預氧化處理，然后加入到2-3倍量的強氧化劑溶液中進行氧化處理，處理溫度80-120℃，時間5-10h，過濾后用去離子水洗滌炭化料至濾液為中性，真空條件下干燥，得到活性炭基；(2)將銅鹽溶解成質量濃度為50-70％水溶液，加入其體積3-5％分散劑、1-2％活性劑，將活性炭基加入浸漬2-3h，使用超聲波真空輔助浸漬10-15min，使活性炭基與水的固液比為2-3:1，超聲波處理的頻率為40-60kHz，功率為1000-2000W，真空浸漬處理為真空度-0.06到-0.10Mpa保持20-30min，再常壓保持10-15min，重復3次，使溶液分散均勻，取出后將浸漬后的活性炭基在25-50℃下干燥1-3h干燥；(3)將干燥后的活性炭基在真空環境下焙燒活化，冷卻降溫后，在30-50℃下用8-12倍體積的稀酸溶液洗滌2-3次，即得到所述的用于二氧化硫回收的活性炭催化劑。進一步的，所述的氧化處理是指用鹽酸調節氯化鋅溶液的pH＝2-3，充分攪拌浸漬，靜置吸收4-6小時，再充分攪拌復靜置吸收3-5小時，至氯化鋅液全被吸收干。進一步的，所述的強氧化劑為0.02-0.05mol/L的高錳酸鉀溶液，使炭化料具有氧化性，制成的活性炭在催化劑作用加快二氧化硫和氧氣生成三氧化硫。進一步的，所述的銅鹽為硫酸銅或氯化銅其中的一種，起到很好的催化效果，促進三氧化硫和水結合成硫酸。進一步的，所述的分散劑為納米二氧化鈦粉體，其制備方法為：將2.5mol/L的四氯化鈦水溶液緩慢加入到100mol/L的氫氧化鈉水溶液中，邊加入邊攪拌，在25-35℃的環境中反應，生成納米TiO2前驅體，把納米TiO2前驅體裝入反應釜中進行水熱反應，所述的反應釜是內襯聚四氟乙烯的不銹鋼反應釜，在使用時將反應物倒入聚四氟乙烯襯套內，并保證加料系數小于0.8，確保釜體下墊片位置正確，然后放入聚四氟乙烯襯套或PPL襯套和上墊片，先擰緊釜蓋，然后用螺桿把釜蓋旋扭擰緊為止，將水熱合成反應釜置于加熱器內，按照規定的升溫速率升溫至所需反應溫度，當確認腹內溫度低于反應物系種溶劑沸點后方能打開釜蓋進行后續操作，待反應結束將其降溫時，也要嚴格按照規定的降溫速率操作，以利安全和反應釜的使用壽命，確認腹內溫度低于反應物系種溶劑沸點后，先用螺桿把釜蓋旋扭松開，然后將釜蓋打開，水熱合成反應釜每次使用后要及時將其清洗干凈，以免銹蝕，所述的反應釜抗腐蝕性好，無有害物質溢出，減少污染，使用安全，升溫、升壓后，能快速無損地溶解在常規條件下難以溶解的試樣及含有揮發性元素的反應物，120-150℃反應5-15h，反應結束后，冷卻至室溫，產物經過濾和蒸餾水洗，在100℃下鼓風干燥5-10h，使用納米粉碎機粉碎后即得到納米TiO2粉體，降低固-液之間的界面張力，使體系均勻，懸浮性能增加，不沉淀，使整個體系物化性質一樣。進一步的，所述的活性劑包括非離子表面活性劑和金屬活性劑，所述的非離子表面活性劑為聚山梨酯80；所述的金屬活性劑為重量濃度為15-30％的鐵的硝酸鹽水溶液。進一步的，所述的焙燒活化是指在真空環境下移入敞口平底炭化爐中密閉炭化，加熱升溫至200-300℃，隔30分鐘左右徹底攪拌一次，攪拌前將爐溫降至100℃以下，攪拌后再升溫密閉炭化，持續3-5h，直至變成黑焦，再加熱升溫至800-1000℃下焙燒活化2-3h。進一步的，所述的稀酸溶液為質量分數為30-50％的稀硫酸溶液。本專利技術的有益效果是：本專利技術的活性炭催化劑利用化學活化法，使用銅鹽溶液浸漬原料，加入多種輔料，極大的提高了催化劑的分散性和均勻性，再進行高溫處理，使活性炭針對對廢氣中的二氧化硫具有很好的催化氧化效果和吸附性，進行酸洗，增強活性炭催化劑在常溫下的穩定性，得到的活性炭催化劑對二氧化硫吸附率高，對于廢氣中的二氧化硫吸附率達到99.5％以上，催化作用好，使三氧化硫和水的反應率高，吸附性好，使用的溫度范圍廣泛，制備簡單，價格低廉，有很好的應用前景。具體實施方式實施例1：一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑及其制備方法，所述的制備方法主要包括以下步驟：(1)將干凈的炭化料干燥后，制成20目的粗粉，給粗粉中加入3倍量的35％氯化鋅溶液進行預氧化處理，然后加入到2倍量的強氧化劑溶液中進行氧化處理，處理溫度80℃，時間5h，過濾后用去離子水洗滌炭化料至濾液為中性，真空條件下干燥，得到活性炭基；(2)將銅鹽溶解成質量濃度為50％水溶液，加入其體積3％分散劑、1％活性劑，將活性炭基加入浸漬2h，使用超聲波真空輔助浸漬10min，使活性炭基與水的固液比為2:1，超聲波處理的頻率為40kHz，功率為1000W，真空浸漬處理為真空度-0.10Mpa保持20min，再常壓保持10min，重復3次，使溶液分散均勻，取出后將浸漬后的活性炭基在25℃下干燥1h干燥；(3)將干燥后的活性炭基在真空環境下焙燒活化，冷卻降溫后，在30℃下用8倍體積的稀酸溶液洗滌2次，即得到所述的用于二氧化硫回收的活性炭催化劑。其中，所述的氧化處理是指用鹽酸調節氯化鋅溶液的pH＝2，充分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑及其制備方法，其特征在于，所述的制備方法主要包括以下步驟：(1)將干凈的炭化料干燥后，制成20?30目的粗粉，給粗粉中加入3倍量的35?45％氯化鋅溶液進行預氧化處理，然后加入到2?3倍量的強氧化劑溶液中進行氧化處理，處理溫度80?120℃，時間5?10h，過濾后用去離子水洗滌炭化料至濾液為中性，真空條件下干燥，得到活性炭基；(2)將銅鹽溶解成質量濃度為50?70％水溶液，加入3?5％分散劑、1?2％活性劑，將活性炭基加入浸漬2?3h，使用超聲波真空輔助浸漬10?15min，使活性炭基與水的固液比為(2?3):1，超聲波處理的頻率為40?60kHz，功率為1000?2000W，真空浸漬處理為真空度?0.06到?0.10Mpa保持20?30min，再常壓保持10?15min，重復3次，使溶液分散均勻，取出后將浸漬后的活性炭基在25?50℃下干燥1?3h干燥1?3h；(3)將干燥后的活性炭基在真空環境下焙燒活化，冷卻降溫后，在30?50℃下用8?12倍體積的稀酸溶液洗滌2?3次，即得到所述的用于二氧化硫回收的活性炭催化劑。

【技術特征摘要】
1.一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑及其制備方法，其特征在于，所述的制備方法主要包括以下步驟：(1)將干凈的炭化料干燥后，制成20-30目的粗粉，給粗粉中加入3倍量的35-45％氯化鋅溶液進行預氧化處理，然后加入到2-3倍量的強氧化劑溶液中進行氧化處理，處理溫度80-120℃，時間5-10h，過濾后用去離子水洗滌炭化料至濾液為中性，真空條件下干燥，得到活性炭基；(2)將銅鹽溶解成質量濃度為50-70％水溶液，加入3-5％分散劑、1-2％活性劑，將活性炭基加入浸漬2-3h，使用超聲波真空輔助浸漬10-15min，使活性炭基與水的固液比為(2-3):1，超聲波處理的頻率為40-60kHz，功率為1000-2000W，真空浸漬處理為真空度-0.06到-0.10Mpa保持20-30min，再常壓保持10-15min，重復3次，使溶液分散均勻，取出后將浸漬后的活性炭基在25-50℃下干燥1-3h干燥1-3h；(3)將干燥后的活性炭基在真空環境下焙燒活化，冷卻降溫后，在30-50℃下用8-12倍體積的稀酸溶液洗滌2-3次，即得到所述的用于二氧化硫回收的活性炭催化劑。2.如權利要求1所述的一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑，其特征在于，所述的氧化處理是指用鹽酸調節氯化鋅溶液的pH＝2-3，充分攪拌浸漬，靜置吸收4-6小時，再充分攪拌復靜置吸收3-5小時，至氯化鋅液全被吸收干。3.如權利要求1所述的一種用于二氧化硫回收的活性炭催化劑，其特征在于，所述的強氧化劑為0....

【專利技術屬性】
技術研發人員：周雯，郭慶勇，萬麗兵，楊昆，雷育濤，
申請(專利權)人：環境保護部華南環境科學研究所，
類型：發明
國別省市：廣東,44