本發(fā)明涉及金屬鹽改性活性炭的制備方法，尤其是一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的制備方法。
背景技術：
目前煙氣脫硫劑主要有三種方式：一是燃燒固硫法，其方法是在煤中加入一定量的固硫劑，使煤在燃燒時生成的二氧化硫與固硫劑反應，生成硫酸鹽與爐渣一起排出，這種方法成本較高；另一種方法是濕法脫硫，主要采用噴淋法，利用堿性水溶液吸收煙氣中的二氧化硫，這種方法用水量大，脫硫后產(chǎn)物難處理，易產(chǎn)生二次污染，投資成本高，占地面積大和設備所需的防腐要求高；還有一種方法是活性炭吸附法，該方法活性炭的使用周期較短，再生較為復雜且脫硫效率低，進行水洗耗水量大，還易造成二次污染，并且活性炭價格較高，使得脫硫成本增加。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠有效脫除廢氣中的so2、so3、h2s、有機硫等，并且脫硫精度和耐高溫性能優(yōu)良的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑及其制備方法。
為了實現(xiàn)上述的技術目的，本發(fā)明的技術方案為：
一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑，其由如下重量份的組分組成：
木質(zhì)素活性炭100～300份；
鋅鹽溶液55～75份；
鐵鹽溶液100～140份；
表面活性劑1～15份；
堿溶液50～80份。
進一步，所述的木質(zhì)素活性炭由如下組分進行制得：
馬尾松造紙黑液300～450份；
濃磷酸50～80份。
優(yōu)選的，所述馬尾松造紙黑液的固含量為45%～60%。
進一步，所述的鋅鹽溶液為硝酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅、醋酸鋅、草酸鋅、檸檬酸鋅中的至少一種混合而成。
進一步，所述的鐵鹽溶液為氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、檸檬酸鐵、草酸鐵中的至少一種混合而成。
進一步，所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基磺酸鈉中的至少一種混合而成。
進一步，所述的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、石灰水中的至少一種混合而成。
一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的制備方法，其包括如下步驟：
s1.木質(zhì)素活性炭的制備：按計量稱取馬尾松造紙黑液，并加入濃磷酸進行混合，再將混合溶液體系溫度調(diào)節(jié)至55～90℃進行恒溫反應8~16h后，將混合溶液置于管式爐中，使混合溶液在氮氣的氣氛下以400～800℃的溫度進行煅燒碳化5~10h后，即可制得木質(zhì)素活性炭；
s2.復合反應：按計量稱取上述制得的木質(zhì)素活性炭并將其溶于鋅鹽溶液中，然后再依序添加鐵鹽溶液和表面活性劑進行混合反應0.5～2h，反應完成后，將混合溶液加入到超聲波設備中進行超聲混合反應2～4h，在超聲混合過程中使用堿溶液對超聲波設備中的混合溶液進行滴定，超聲混合反應結束后，即可制得中間產(chǎn)物；
s3.鐵鋅基木質(zhì)素活性炭水熱合成反應：將上述s2制得的產(chǎn)物加入到高壓反應釜中以100～200℃的溫度進行反應8～24h，然后將產(chǎn)物濾出并利用無水乙醇進行洗滌后，再將洗滌后的產(chǎn)物置于真空干燥裝置中，以75～120℃的溫度進行真空干燥至產(chǎn)物恒重，即可制得鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑。
進一步，所述步驟s3制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的比表面積為540～1243m2/g。
一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的應用，將所述的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑應用在高溫燃煤煙氣中的so2的脫除。
采用上述的技術方案，本發(fā)明的有益效果為：
（1）由于當前造紙過程中產(chǎn)生的造紙黑液利用率不到1%，本發(fā)明方案通過利用造紙黑液作為制備木質(zhì)素活性炭的碳源，不僅來源廣泛而且還節(jié)約了木材和竹炭資源，在增加了經(jīng)濟效益的前提下，還能夠達到廢物再循環(huán)利用和保護環(huán)境的效果；
（2）采用鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭，通過堿性金屬化合物能夠迅速徹底的進行脫硫，并且將鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭作為脫硫劑可以有效的脫除廢氣中的so2、so3、h2s、有機硫等，并且采用鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭能夠提高活性炭的脫硫精度和提高活性炭的耐高溫性能。
具體實施方式
一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑，其由如下重量份的組分組成：
木質(zhì)素活性炭100～300份；
鋅鹽溶液55～75份；
鐵鹽溶液100～140份；
表面活性劑1～15份；
堿溶液50～80份。
進一步，所述的木質(zhì)素活性炭由如下組分進行制得：
馬尾松造紙黑液300～450份；
濃磷酸50～80份。
優(yōu)選的，所述馬尾松造紙黑液的固含量為45%～60%。
進一步，所述的鋅鹽溶液為硝酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅、醋酸鋅、草酸鋅、檸檬酸鋅中的至少一種混合而成。
進一步，所述的鐵鹽溶液為氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、檸檬酸鐵、草酸鐵中的至少一種混合而成。
進一步，所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基磺酸鈉中的至少一種混合而成。
進一步，所述的堿溶液為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、石灰水中的至少一種混合而成。
一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的制備方法，其包括如下步驟：
s1.木質(zhì)素活性炭的制備：按計量稱取馬尾松造紙黑液，并加入濃磷酸進行混合，再將混合溶液體系溫度調(diào)節(jié)至55～90℃進行恒溫反應8~16h后，將混合溶液置于管式爐中，使混合溶液在氮氣的氣氛下以400～800℃的溫度進行煅燒碳化5~10h后，即可制得木質(zhì)素活性炭；
s2.復合反應：按計量稱取上述制得的木質(zhì)素活性炭并將其溶于鋅鹽溶液中，然后再依序添加鐵鹽溶液和表面活性劑進行混合反應0.5～2h，反應完成后，將混合溶液加入到超聲波設備中進行超聲混合反應2～4h，在超聲混合過程中使用堿溶液對超聲波設備中的混合溶液進行滴定，超聲混合反應結束后，即可制得中間產(chǎn)物；
s3.鐵鋅基木質(zhì)素活性炭水熱合成反應：將上述s2制得的產(chǎn)物加入到高壓反應釜中以100～200℃的溫度進行反應8～24h，然后將產(chǎn)物濾出并利用無水乙醇進行洗滌后，再將洗滌后的產(chǎn)物置于真空干燥裝置中，以75～120℃的溫度進行真空干燥至產(chǎn)物恒重，即可制得鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑。
進一步，所述步驟s3制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的比表面積為540～1243m2/g。
一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的應用，將所述的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑應用在高溫燃煤煙氣中的so2的脫除。
實施例1
一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的制備方法，其包括如下步驟：
s1.木質(zhì)素活性炭的制備：取300份固含量為45%的馬尾松造紙黑液，按6:1的投料比加入50份濃磷酸進行混合，再將混合溶液體系溫度調(diào)節(jié)至55℃進行恒溫反應8h后，將混合溶液置于管式爐中，使混合溶液在氮氣的氣氛下以400℃的溫度進行煅燒碳化5h后，即可制得木質(zhì)素活性炭；
s2.復合反應：取300份上述制得的木質(zhì)素活性炭并將其溶于55份硝酸鋅溶液中，然后再依序添加100份硝酸鐵溶液和1份十二烷基苯磺酸鈉進行混合反應0.5h，反應完成后，將混合溶液加入到超聲波設備中進行超聲混合反應2h，在超聲混合過程中使用80份氫氧化鈉對超聲波設備中的混合溶液進行滴定，超聲混合反應結束后，即可制得中間產(chǎn)物；
s3.鐵鋅基木質(zhì)素活性炭水熱合成反應：取104份上述s2制得的中間產(chǎn)物加入到高壓反應釜中以100℃的溫度進行反應8h，然后將產(chǎn)物濾出并利用無水乙醇進行洗滌后，再將洗滌后的產(chǎn)物置于真空干燥裝置中，以75℃的溫度進行真空干燥至產(chǎn)物恒重，即可制得鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑。
性能測試
將本實施例制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑進行比表面積檢測，經(jīng)檢測所得比表面積結果為790m2/g。
將本實施例制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑用合成空氣帶入石英反應器中，與模擬煙氣充分混合，其中模擬煙氣中so2的含量為1000ppm，用so2分析儀監(jiān)測反應器出口煙氣中so2的含量變化，最終測試得到本實施例制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑對so2所能吸附的硫容為340mg/g。
實施例2
一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的制備方法，其包括如下步驟：
s1.木質(zhì)素活性炭的制備：取420份固含量為60%的馬尾松造紙黑液，按7:1的投料比加入60份濃磷酸進行混合，再將混合溶液體系溫度調(diào)節(jié)至70℃進行恒溫反應16h后，將混合溶液置于管式爐中，使混合溶液在氮氣的氣氛下以600℃的溫度進行煅燒碳化10h后，即可制得木質(zhì)素活性炭；
s2.復合反應：取200份上述制得的木質(zhì)素活性炭并將其溶于60份醋酸鋅溶液中，然后再依序添加130份草酸鐵溶液和8份十六烷基三甲基溴化銨進行混合反應1h，反應完成后，將混合溶液加入到超聲波設備中進行超聲混合反應3h，在超聲混合過程中使用60份氨水溶液對超聲波設備中的混合溶液進行滴定，超聲混合反應結束后，即可制得中間產(chǎn)物；
s3.鐵鋅基木質(zhì)素活性炭水熱合成反應：取62份上述s2制得的中間產(chǎn)物加入到高壓反應釜中以150℃的溫度進行反應16h，然后將產(chǎn)物濾出并利用無水乙醇進行洗滌后，再將洗滌后的產(chǎn)物置于真空干燥裝置中，以100℃的溫度進行真空干燥至產(chǎn)物恒重，即可制得鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑。
性能測試
將本實施例制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑進行比表面積檢測，經(jīng)檢測所得比表面積結果為1243m2/g。
將本實施例制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑用合成空氣帶入石英反應器中，與模擬煙氣充分混合，其中模擬煙氣中so2的含量為1000ppm，用so2分析儀監(jiān)測反應器出口煙氣中so2的含量變化，最終測試得到本實施例制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑對so2所能吸附的硫容為432mg/g。
實施例3
一種鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑的制備方法，其包括如下步驟：
s1.木質(zhì)素活性炭的制備：取450份固含量為55%的馬尾松造紙黑液，按5.6:1的投料比加入80份濃磷酸進行混合，再將混合溶液體系溫度調(diào)節(jié)至90℃進行恒溫反應12h后，將混合溶液置于管式爐中，使混合溶液在氮氣的氣氛下以800℃的溫度進行煅燒碳化8h后，即可制得木質(zhì)素活性炭；
s2.復合反應：取100份上述制得的木質(zhì)素活性炭并將其溶于75份硫酸鋅溶液中，然后再依序添加140份硫酸鐵溶液和15份十二烷基磺酸鈉進行混合反應2h，反應完成后，將混合溶液加入到超聲波設備中進行超聲混合反應4h，在超聲混合過程中使用50份氫氧化鉀溶液對超聲波設備中的混合溶液進行滴定，超聲混合反應結束后，即可制得中間產(chǎn)物；
s3.鐵鋅基木質(zhì)素活性炭水熱合成反應：取190份上述s2制得的中間產(chǎn)物加入到高壓反應釜中以200℃的溫度進行反應24h，然后將產(chǎn)物濾出并利用無水乙醇進行洗滌后，再將洗滌后的產(chǎn)物置于真空干燥裝置中，以120℃的溫度進行真空干燥至產(chǎn)物恒重，即可制得鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑。
性能測試
將本實施例制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑進行比表面積檢測，經(jīng)檢測所得比表面積結果為540m2/g。
將本實施例制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑用合成空氣帶入石英反應器中，與模擬煙氣充分混合，其中模擬煙氣中so2的含量為1000ppm，用so2分析儀監(jiān)測反應器出口煙氣中so2的含量變化，最終測試得到本實施例制得的鐵鋅基復合木質(zhì)素活性炭脫硫劑對so2所能吸附的硫容為269mg/g。
其中上述實施例的鋅鹽溶液還可以選用硝酸鋅、氯化鋅、硫酸鋅、醋酸鋅、草酸鋅、檸檬酸鋅中的至少一種混合進行替代使用；鐵鹽溶液還可以選用氯化鐵、硝酸鐵、硫酸鐵、檸檬酸鐵、草酸鐵中的至少一種混合進行替代使用；表面活性劑還可以為十二烷基苯磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基磺酸鈉中的至少一種混合進行替代使用；堿溶液可以為氫氧化鈉、氫氧化鉀、氨水、石灰水中的至少一種混合進行替代使用。
以上所述僅為本發(fā)明的舉例說明，對于本領域的技術人員而言，根據(jù)本發(fā)明的教導，在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化、修改、替換和變型，皆應屬本發(fā)明的涵蓋范圍。