專利名稱：二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及二氧化硫(SO2)氣體吸附凈化技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及SO2氣體稻草秸稈吸附劑的制備方法及使用方法。
背景技術(shù)：
我國是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國，也是秸稈資源最為豐富的國家之一。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量超過20億t，我國農(nóng)作物秸稈年產(chǎn)量多達(dá)7億t，其中稻草秸稈近4億t，列世界之首。稻草秸稈的用途，在我國主要是用作造紙?jiān)?、牲口飼料、保溫材料、翻埋還田或露天焚燒還田，其中露天焚燒還田由于污染大氣環(huán)境，各地都在禁止。到目前為止，人們對稻草秸稈還沒有開發(fā)出其他更有價(jià)值的應(yīng)用途徑。二氧化硫(SO2)是造成酸雨的主要原因之一，酸雨導(dǎo)致土壤和水系的酸化，危害森林和農(nóng)作物，給人類的生態(tài)環(huán)境造成災(zāi)難性后果。來源十分廣泛，礦物燃料燃燒排放的煙氣，汽車尾氣等都含有大量S02/N0x。中國2000年SA排放量高達(dá)近2000萬噸，在我國很多地區(qū)出現(xiàn)了酸雨，目前由酸雨導(dǎo)致的環(huán)境污染形勢仍十分嚴(yán)峻。采取有效措施減排或控制SA刻不容緩，是關(guān)系人們生存環(huán)境的重大問題。控制SA污染的途徑可分為三種，即燃燒前脫硫，燃燒中脫硫和廢氣脫硫，其中廢氣脫硫被認(rèn)為是最行之有效的途徑。目前國內(nèi)外廢氣脫硫技術(shù)已有數(shù)百種，工業(yè)化應(yīng)用的有幾十種。廢氣脫硫方法按物理學(xué)及化學(xué)的基本原理，大體上可分為吸收法、吸附法、催化法三種。其中吸附法脫除廢氣中二氧化硫的關(guān)鍵是吸附劑。目前使用的吸附劑主要是活性炭，種類十分局限。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前稻草秸稈用途的局限和可用作吸附二氧化硫的吸附劑種類的局限，本發(fā)明的目的是提供一種制備用于SA氣體吸附的稻草秸稈吸附劑的方法，以及SA氣體稻草秸稈吸附劑的使用方法，以開辟稻草秸稈使用的新途徑，提供一種新的能吸附SA有害氣體的綠色環(huán)保吸附劑。本發(fā)明提供的制備用于SO2氣體吸附的稻草秸稈吸附劑的方法，主要包括以下工藝步驟(1)將稻草秸稈洗滌、烘干、粉碎；(2)將步驟(1)得到的稻草秸稈粉末浸泡于溶脹劑，充分溶脹后洗滌至中性，過濾烘干；(3)經(jīng)步驟( 處理后的稻草秸稈粉末再浸泡于氧化劑溶液，充分浸泡后進(jìn)行洗滌過濾；(4)經(jīng)步驟(3)處理后的稻草秸稈粉末與胺化劑溶液于70 90°C下進(jìn)行胺化反應(yīng)，充分反應(yīng)后經(jīng)洗滌過濾烘干，即制備得到可用于S02吸附的稻草秸稈吸附劑。在上述技術(shù)方案中，所述溶脹劑選自但不限于水、乙醇、丙酮和N. N-二甲基甲酰胺，特別是優(yōu)先選用N. N- 二甲基甲酰胺作為溶脹劑。
在上述技術(shù)方案中，所述氧化劑選自但不限于三氯氧磷、過氧化氫、高碘酸鈉和高錳酸鉀，特別是優(yōu)先選用高錳酸鉀作為氧化劑，高錳酸鉀溶液的體積濃度一般為1 10%， 最好是在5 10%的范圍。在上述技術(shù)方案中，所述胺化劑選自但不限于自乙二胺、乙胺和丙胺，特別是優(yōu)先選用乙二胺，乙二胺溶液的體積濃度一般為5 30%，最好是在10 30%的范圍。在上述技術(shù)方案中，稻草秸稈經(jīng)洗滌、烘干后最好粉碎至20-60目的粉末，即粉碎后篩選20-60目的粉末來制備吸附劑。在上述技術(shù)方案中，各步驟的洗滌環(huán)節(jié)均用水進(jìn)行洗滌，最好是用去離子水洗滌。采用上述方法制備的SO2氣體稻草秸稈吸附劑，使用時(shí)需用水進(jìn)行浸濕，浸濕的程度，即吸附劑的含濕量一般不小于吸附劑自身重量，最好為吸附劑自身重量的100 300%。本發(fā)明的發(fā)明人對本發(fā)明方法制備的SA氣體稻草秸稈吸附劑進(jìn)行了效果實(shí)驗(yàn)， 實(shí)驗(yàn)的方法是將本發(fā)明制得的稻草秸稈吸附劑裝填于實(shí)驗(yàn)裝置的吸附柱中，實(shí)測吸附劑的硫容。實(shí)驗(yàn)條件為實(shí)驗(yàn)裝置氣體進(jìn)口二氧化硫(SO2)濃度為2000PPM，氣體流速為200ml/ min，吸附劑的含濕量約200%，溫度為室溫(10 30°C )。實(shí)驗(yàn)實(shí)測結(jié)果，稻草秸稈吸附劑的硫容可達(dá)300mg (SO2) /g (干)，證明了本發(fā)明提供的二氧化硫稻草秸稈吸附劑具有很好的 SO2能力。本發(fā)明公開的SA稻草秸稈吸附劑制備方法，其工藝路線和工藝條件是發(fā)明人通過深入的理論研究和反復(fù)實(shí)驗(yàn)完成的，篩選出了對稻草秸稈改性十分有效的溶脹劑、氧化齊 、胺化劑，且在完成SO2稻草秸稈吸附劑制備方法的研究過程中發(fā)現(xiàn)，所制備的SO2稻草秸稈吸附劑，只有當(dāng)其濕含量達(dá)到一定的程度，才能發(fā)揮其吸附SO2的潛力，即本發(fā)明所制備的SA氣體稻草秸稈吸附劑采用本發(fā)明的使用方法具有很好的SA吸附能力。本發(fā)明的SO2稻草秸稈吸附劑制備方法的完成與公開，為稻草秸稈的應(yīng)用開辟了一個(gè)全新途徑，提高了稻草秸稈的價(jià)值，同時(shí)也為吸附凈化SO2氣體提供了一種新的吸附劑，豐富了 SO2K附劑的類型。本發(fā)明不論在理論上還是工業(yè)應(yīng)用上都有積極意義。具體實(shí)施下面通過實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行具體的描述，但有必要在此指出的是，實(shí)施例只用于對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，不能理解為對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，該領(lǐng)域的技術(shù)人員根據(jù)上述本發(fā)明的內(nèi)容做出一些非本質(zhì)的改進(jìn)和調(diào)整進(jìn)行具體實(shí)施，是不需付出創(chuàng)造性勞動的，應(yīng)仍屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1(1)將稻草秸稈洗滌、烘干、粉碎，篩取20-60目粉末備用；(2)在稻草秸稈粉末中加入能浸沒樣品的N. N-二甲基甲酰胺試劑，制得溶脹的稻草秸稈，然后用水洗滌至中性，過濾烘干；(3)取上述烘干樣品，加入體積濃度5%的KMnO4,溶液，在室溫下(10 30°C )浸泡約1小時(shí)左右，用水洗滌后過濾；(4)加入體積濃度10%乙二胺溶液于步驟C3)制得的秸稈樣品中，加熱至80°C左右(70 90°C范圍都可)攪拌胺化反應(yīng)，待樣品充分胺化反應(yīng)后，停止加熱，冷卻，用水洗滌過濾烘干，即得到可用于S02吸附的稻草秸稈吸附劑。
上述制備得到的SO2稻草秸稈吸附劑，用水浸濕至濕含量(重量含量)為200%， 將吸附劑裝填于實(shí)驗(yàn)裝置的吸附柱中，于氣體進(jìn)口二氧化硫(SO2)濃度為2000PPM，氣體流速為200ml/min，室溫下(10 30°C )進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，所制備的稻草秸稈吸附劑的飽和硫容約為 300mg(S02)/g(干)。實(shí)施例2 11由以下列表給出。在實(shí)施例2 11各實(shí)施例中，操作工藝步驟均與實(shí)施例1相同，其中氧化劑、胺化劑的溶液濃度為體積濃度(ν/ν)。
權(quán)利要求
1.一種二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備方法，其特征在于主要包括以下幾個(gè)步驟(1)將稻草秸稈洗滌、烘干、粉碎；(2)將步驟(1)得到的稻草秸稈粉末浸泡于溶脹劑，充分溶脹后洗滌至中性，過濾烘干；(3)經(jīng)步驟( 處理后的稻草秸稈粉末再浸泡于氧化劑溶液，充分浸泡后進(jìn)行洗滌過濾；(4)經(jīng)步驟C3)處理后的稻草秸稈粉末與胺化劑溶液于70 90°C下進(jìn)行胺化反應(yīng)，充分反應(yīng)后經(jīng)洗滌過濾烘干，即制備得到可用于二氧化硫吸附的稻草秸稈吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備方法，其特征在于所述溶脹劑選自水、乙醇、丙酮和N. N-二甲基甲酰胺。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備方法，其特征在于所述溶脹劑為N. N-二甲基甲酰胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備方法，其特征在于所述氧化劑選自三氯氧磷、過氧化氫、高碘酸鈉和高錳酸鉀。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備方法，其特征在于所述氧化劑為高錳酸鉀，高錳酸鉀溶液的體積濃度為為5 10%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備方法，其特征在于所述胺化劑選自乙二胺、乙胺和丙胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備方法，其特征在于所述胺化劑選自乙二胺，乙胺和丙胺。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備方法，其特征在于所述胺化劑選自乙二胺，乙胺和丙胺。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備方法，其特征在于所述胺化劑為乙二胺，乙二胺溶液的體積濃度為10 30%。
10.權(quán)利要求1至9之一所述制備方法制備的二氧化硫稻草秸稈吸附劑的使用方法， 其特征在于二氧化硫稻草秸稈吸附劑在使用時(shí)用水進(jìn)行浸濕，含濕量為吸附劑自身重量的 100 300%。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種二氧化硫稻草秸稈吸附劑的制備和使用方法，其制備方法的內(nèi)容主要包括，將稻草秸稈洗滌、烘干、粉碎；將稻草秸稈粉末浸泡于溶脹劑，充分溶脹后用水洗滌至中性，過濾烘干；溶脹處理后的稻草秸稈粉末再浸泡于氧化劑溶液，充分浸泡后進(jìn)行洗滌過濾；將氧化劑處理后的稻草秸稈粉末與胺化劑溶液于70～90℃下進(jìn)行胺化反應(yīng)，充分反應(yīng)后經(jīng)洗滌過濾烘干，即制備得到可用于SO2吸附的稻草秸稈吸附劑。SO2稻草秸稈吸附劑使用時(shí)，用水浸濕至含濕量不小于100％。本發(fā)明的完成與公開，為稻草秸稈的應(yīng)用開辟了一個(gè)全新途徑，提高了稻草秸稈價(jià)值，同時(shí)也為吸附凈化SO2氣體提供了一種新的吸附劑，豐富了SO2吸附劑的類型。
文檔編號B01J20/24GK102423693SQ20111024702
公開日2012年4月25日 申請日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月26日
發(fā)明者朱曉帆, 楊晨, 譚婷 申請人:四川大學(xué)