一种利用花生壳制备脱硫催化剂的方法.pdf

本发明公开了一种利用花生壳制备脱硫催化剂的方法，属于催化剂制备领域。本发明首先利用氢氧化钠浸泡花生壳，去除部分杂质，再加入松香酸钠、铬酸钠等对花生壳进行扩大孔隙，及初步改性，然后对其进行炭化，将炭化后的花生壳与高炉渣粉末、硫酸溶液、硝酸镍溶液等物质进行混合搅拌，深化改性，即可得到脱硫催化剂。实例证明，本发明制得的脱硫催化剂利用花生壳为原材料，实现了废物利用，降低了运营成本，在使用时，不仅操作简单易行，而且操作过程中对于环境没有危害，使得脱硫率达到88.5％以上。

1.  一种利用花生壳制备脱硫催化剂的方法，其特征在于具体制备步骤为：
（1）取花生壳用清水洗净，放入容器中，向其中加入质量分数为5～10％的氢氧化钠溶液淹没花生壳4～5cm，再分别加入花生壳质量0.1～0.3％的松香酸钠，花生壳质量0.1～0.3％的铬酸钠以及氢氧化钠溶液体积20～30％的甲基二乙醇胺，搅拌加热1～2h，温度设定为80～90℃，转速设定为300～450r/min；
（2）待上述加热结束后，趁热过滤，将所得的花生壳放入挤压机中挤压成块，然后将其放入炭化炉中1～3h，温度设定为700～800℃，待炭化结束后，将炭化块冷却至室温，放入粉碎机中，粉碎成90～110目颗粒；
（3）将上述所得的颗粒放入容器中，再分别向其中加入颗粒质量10～15％的锌焙砂及颗粒质量10～15％的100～110目高炉渣粉末，搅拌均匀，然后使用0.2～0.4mol/L的硫酸溶液浸泡混合物，置于频率为800～900MHz的环境下，搅拌加热40～45min，温度设定为65～75℃；
（4）待上述搅拌加热结束后，冷却至室温，静置1～2h后过滤，将所得的过滤物放入容器中，向其中加入质量分数为50～55％的碳酸钠溶液浸泡过滤物，再分别向其中加入碳酸钠溶液体积10～15％的质量分数为3％的硝酸镍溶液及碳酸钠溶液体积70～80％的无水乙醇，温度设定为55～60℃，搅拌加热2～3h后过滤，收集过滤物；
（5）将上述所得的过滤物放入反应釜内，使用氢气将其中空气排出，升温至300～400℃，搅拌4～7h后，排出氢气，冷去至室温，收集过滤物放入粉碎机中粉碎成100～110目颗粒，即可得到脱硫催化剂。

一种利用花生壳制备脱硫催化剂的方法
技术领域
本发明公开了一种利用花生壳制备脱硫催化剂的方法，属于催化剂制备领域。
背景技术
脱硫是指脱除工业气体中所含的有害硫化物质，主要是硫化氢、此外还有二硫化碳、氧硫化碳、硫醇、硫醚等有机硫。
花生是我国主要的油料作物，其总产量和出口量均居世界首位，我国花生年总产量达1500万吨左右，占世界花生总产量的40％，每年约可产500万吨花生壳。花生壳的化学组成相对稳定，典型的质量百分组成为：粗纤维素63.27％，木质素34.21％，灰分3.17％，含有少量淀粉、蛋白质等。花生壳孔隙率大、结构较为疏松，密度小，质脆，韧性较差，用水蒸气活化后可得到吸附性能优良的活性炭，花生壳木质素的含量远高于木材和麦草，目前花生壳可以用于废水处理剂、活性炭、包装材料、牲畜饲料预混料、食用菌或花卉培养基、兽药添加剂载体等。
随着人们对环境保护的日益重视，环保法规也日渐严格，而降低汽油和柴油的硫含量被认为是改善空气质量的最重要措施之一，因为燃料中的硫会对汽车催化转化器的性能产生不利的影响，汽车发动机尾气中存在的硫的氧化物会抑制转化器中的贵金属催化剂并可使之发生不可逆地中毒，从低效或中毒的转化器中排出的气体含有未燃烧的非甲烷烃和氮氧化物及一氧化碳，经日光催化，这些组分反应形成地面臭氧，更常成为“烟雾”。另外，按照规定，烟气中的二氧化硫的原始排放浓度低于650mg/Nm³，而且要求经处理后的烟气中二氧化硫含量必须低于110mg/Nm3，粉尘必须低于50mg/Nm3。
目前，关于减少硫含量的方法主要有喷雾干燥法、烟气循环流化床法以及海水脱硫法，首先喷雾干燥法是指以石灰为脱硫吸收剂，石灰经消化并加水制成消石灰乳，消石灰乳由泵打入位于吸收塔内的雾化装置，在吸收塔内，被雾化成细小液滴的吸收剂与烟气混合接触，与烟气中的SO₂发生化学反应生成CaSO₃，烟气中的SO₂被脱除，但是该方法脱硫效率比较低，长期使用会使得装置容易积灰，产生腐蚀；其次的烟气循环流化床法是指剂制备、吸收塔、脱硫灰再循环、除尘器及控制系统等部分组成。该工艺一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其它对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂，但是该方法对于石灰品质和颗粒粒径要求高，操作比较复杂；最后的海水脱硫工艺是利用海水的碱度达到脱除烟气中二氧化硫的一种脱硫方法，但是该方法处理时成本比较高，操作过程中可能会对环境产生污染。
发明内容
本发明主要解决的技术问题：针对目前汽车尾气中二氧化硫对人体以及环境危害极大，而传统的脱硫方法虽然可以降低硫含量，但是还是存在脱硫效率比较低、运营成本比较高，以及操作过程中会间接污染环境的问题，提供了一种利用花生壳制备脱硫催化剂的方法，该方法首先利用氢氧化钠浸泡花生壳，去除部分杂质，再加入松香酸钠、铬酸钠等对花生壳进行扩大孔隙，及初步改性，然后对其进行炭化，将炭化后的花生壳与高炉渣粉末、硫酸溶液、硝酸镍溶液等物质进行混合搅拌，深化改性，即可得到脱硫催化剂。本发明制得的脱硫催化剂利用花生壳为原材料，实现了废物利用，降低了运营成本，在使用时，不仅操作简单易行，而且操作过程中对于环境没有危害，使得脱硫率达到88.5％以上。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
（1）取花生壳用清水洗净，放入容器中，向其中加入质量分数为5～10％的氢氧化钠溶液淹没花生壳4～5cm，再分别加入花生壳质量0.1～0.3％的松香酸钠，花生壳质量0.1～0.3％的铬酸钠以及氢氧化钠溶液体积20～30％的甲基二乙醇胺，搅拌加热1～2h，温度设定为80～90℃，转速设定为300～450r/min；
（2）待上述加热结束后，趁热过滤，将所得的花生壳放入挤压机中挤压成块，然后将其放入炭化炉中1～3h，温度设定为700～800℃，待炭化结束后，将炭化块冷却至室温，放入粉碎机中，粉碎成90～110目颗粒；
（3）将上述所得的颗粒放入容器中，再分别向其中加入颗粒质量10～15％的锌焙砂及颗粒质量10～15％的100～110目高炉渣粉末，搅拌均匀，然后使用0.2～0.4mol/L的硫酸溶液浸泡混合物，置于频率为800～900MHz的环境下，搅拌加热40～45min，温度设定为65～75℃；
（4）待上述搅拌加热结束后，冷却至室温，静置1～2h后过滤，将所得的过滤物放入容器中，向其中加入质量分数为50～55％的碳酸钠溶液浸泡过滤物，再分别向其中加入碳酸钠溶液体积10～15％的质量分数为3％的硝酸镍溶液及碳酸钠溶液体积70～80％的无水乙醇，温度设定为55～60℃，搅拌加热2～3h后过滤，收集过滤物；
（5）将上述所得的过滤物放入反应釜内，使用氢气将其中空气排出，升温至300～400℃，搅拌4～7h后，排出氢气，冷去至室温，收集过滤物放入粉碎机中粉碎成100～110目颗粒，即可得到脱硫催化剂。
本发明的应用方法是：取本发明制得的5～10g脱硫催化剂放入汽车排气管过滤网中，启动汽车行驶15～25min，之后用检测仪检测汽车排气管中排出的气体，结果显示烟气中二氧化硫含量从120～130mg/Nm³降低到了5～15mg/Nm³，使得脱硫率达到了88.5％以上。
本发明的有益效果是：
（1）本发明制得的脱硫催化剂利用花生壳为原材料，实现了废物利用，降低了运营成本；
（2）本发明制得的脱硫催化剂在使用时，不仅操作简单易行，而且操作过程中对于环境没有危害，使得脱硫率达到88.5％以上。
具体实施方式
首先取花生壳用清水洗净，放入容器中，向其中加入质量分数为5～10％的氢氧化钠溶液淹没花生壳4～5cm，再分别加入花生壳质量0.1～0.3％的松香酸钠，花生壳质量0.1～0.3％的铬酸钠以及氢氧化钠溶液体积20～30％的甲基二乙醇胺，搅拌加热1～2h，温度设定为80～90℃，转速设定为300～450r/min；然后待上述加热结束后，趁热过滤，将所得的花生壳放入挤压机中挤压成块，然后将其放入炭化炉中1～3h，温度设定为700～800℃，待炭化结束后，将炭化块冷却至室温，放入粉碎机中，粉碎成90～110目颗粒；之后将上述所得的颗粒放入容器中，再分别向其中加入颗粒质量10～15％的锌焙砂及颗粒质量10～15％的100～110目高炉渣粉末，搅拌均匀，然后使用0.2～0.4mol/L的硫酸溶液浸泡混合物，置于频率为800～900MHz的环境下，搅拌加热40～45min，温度设定为65～75℃；随后待上述搅拌加热结束后，冷却至室温，静置1～2h后过滤，将所得的过滤物放入容器中，向其中加入质量分数为50～55％的碳酸钠溶液浸泡过滤物，再分别向其中加入碳酸钠溶液体积10～15％的质量分数为3％的硝酸镍溶液及碳酸钠溶液体积70～80％的无水乙醇，温度设定为55～60℃，搅拌加热2～3h后过滤，收集过滤物；最后将上述所得的过滤物放入反应釜内，使用氢气将其中空气排出，升温至300～400℃，搅拌4～7h后，排出氢气，冷去至室温，收集过滤物放入粉碎机中粉碎成100～110目颗粒，即可得到脱硫催化剂。
实例1
首先取花生壳用清水洗净，放入容器中，向其中加入质量分数为5％的氢氧化钠溶液淹没花生壳4cm，再分别加入花生壳质量0.1％的松香酸钠，花生壳质量0.1％的铬酸钠以及氢氧化钠溶液体积20％的甲基二乙醇胺，搅拌加热1h，温度设定为80℃，转速设定为300r/min；然后待上述加热结束后，趁热过滤，将所得的花生壳放入挤压机中挤压成块，然后将其放入炭化炉中1h，温度设定为700℃，待炭化结束后，将炭化块冷却至室温，放入粉碎机中，粉碎成90目颗粒；之后将上述所得的颗粒放入容器中，再分别向其中加入颗粒质量10％的锌焙砂及颗粒质量10％的100目高炉渣粉末，搅拌均匀，然后使用0.2mol/L的硫酸溶液浸泡混合物，置于频率为800MHz的环境下，搅拌加热40min，温度设定为65℃；随后待上述搅拌加热结束后，冷却至室温，静置1h后过滤，将所得的过滤物放入容器中，向其中加入质量分数为50％的碳酸钠溶液浸泡过滤物，再分别向其中加入碳酸钠溶液体积10％的质量分数为3％的硝酸镍溶液及碳酸钠溶液体积70％的无水乙醇，温度设定为55℃，搅拌加热2h后过滤，收集过滤物；最后将上述所得的过滤物放入反应釜内，使用氢气将其中空气排出，升温至300℃，搅拌4h后，排出氢气，冷去至室温，收集过滤物放入粉碎机中粉碎成100目颗粒，即可得到脱硫催化剂。
本实例方法独特新颖，操作时取本发明制得的5g脱硫催化剂放入汽车排气管过滤网中，启动汽车行驶15min，之后用检测仪检测汽车排气管中排出的气体，结果显示烟气中二氧化硫含量从130mg/Nm³降低到了15mg/Nm³，使得脱硫率达到了88.5％。
实例2
首先取花生壳用清水洗净，放入容器中，向其中加入质量分数为8％的氢氧化钠溶液淹没花生壳4.5cm，再分别加入花生壳质量0.2％的松香酸钠，花生壳质量0.2％的铬酸钠以及氢氧化钠溶液体积25％的甲基二乙醇胺，搅拌加热1.5h，温度设定为85℃，转速设定为400r/min；然后待上述加热结束后，趁热过滤，将所得的花生壳放入挤压机中挤压成块，然后将其放入炭化炉中2h，温度设定为750℃，待炭化结束后，将炭化块冷却至室温，放入粉碎机中，粉碎成100目颗粒；之后将上述所得的颗粒放入容器中，再分别向其中加入颗粒质量13％的锌焙砂及颗粒质量13％的105目高炉渣粉末，搅拌均匀，然后使用0.3mol/L的硫酸溶液浸泡混合物，置于频率为850MHz的环境下，搅拌加热43min，温度设定为70℃；随后待上述搅拌加热结束后，冷却至室温，静置1.5h后过滤，将所得的过滤物放入容器中，向其中加入质量分数为53％的碳酸钠溶液浸泡过滤物，再分别向其中加入碳酸钠溶液体积12％的质量分数为3％的硝酸镍溶液及碳酸钠溶液体积75％的无水乙醇，温度设定为58℃，搅拌加热2.5h后过滤，收集过滤物；最后将上述所得的过滤物放入反应釜内，使用氢气将其中空气排出，升温至350℃，搅拌5h后，排出氢气，冷去至室温，收集过滤物放入粉碎机中粉碎成105目颗粒，即可得到脱硫催化剂。
本实例方法独特新颖，操作时取本发明制得的8g脱硫催化剂放入汽车排气管过滤网中，启动汽车行驶20min，之后用检测仪检测汽车排气管中排出的气体，结果显示烟气中二氧化硫含量从125mg/Nm³降低到了10mg/Nm³，使得脱硫率达到了92％。
实例3
首先取花生壳用清水洗净，放入容器中，向其中加入质量分数为10％的氢氧化钠溶液淹没花生壳5cm，再分别加入花生壳质量0.3％的松香酸钠，花生壳质量0.3％的铬酸钠以及氢氧化钠溶液体积30％的甲基二乙醇胺，搅拌加热2h，温度设定为90℃，转速设定为450r/min；然后待上述加热结束后，趁热过滤，将所得的花生壳放入挤压机中挤压成块，然后将其放入炭化炉中3h，温度设定为800℃，待炭化结束后，将炭化块冷却至室温，放入粉碎机中，粉碎成110目颗粒；之后将上述所得的颗粒放入容器中，再分别向其中加入颗粒质量15％的锌焙砂及颗粒质量15％的110目高炉渣粉末，搅拌均匀，然后使用0.4mol/L的硫酸溶液浸泡混合物，置于频率为900MHz的环境下，搅拌加热45min，温度设定为75℃；随后待上述搅拌加热结束后，冷却至室温，静置2h后过滤，将所得的过滤物放入容器中，向其中加入质量分数为55％的碳酸钠溶液浸泡过滤物，再分别向其中加入碳酸钠溶液体积15％的质量分数为3％的硝酸镍溶液及碳酸钠溶液体积80％的无水乙醇，温度设定为60℃，搅拌加热3h后过滤，收集过滤物；最后将上述所得的过滤物放入反应釜内，使用氢气将其中空气排出，升温至400℃，搅拌7h后，排出氢气，冷去至室温，收集过滤物放入粉碎机中粉碎成110目颗粒，即可得到脱硫催化剂。
本实例方法独特新颖，操作时取本发明制得的10g脱硫催化剂放入汽车排气管过滤网中，启动汽车行驶25min，之后用检测仪检测汽车排气管中排出的气体，结果显示烟气中二氧化硫含量从120mg/Nm³降低到了5mg/Nm³，使得脱硫率达到了95.8％。