用于脱除SO2的活性炭纤维的制备方法及其应用 所属领域：
本发明属于一种脱除SO2的活性炭纤维的制备方法及其应用方法，具体地说涉及一种负载了金属盐的活性炭纤维的制备方法及其脱除烟道气中SO2的应用方法。
背景技术：
众所周知，排放于大气中的SO2已对大气环境造成严重的污染，对人类、动物和植物的生存构成严重威胁。排放的SO2主要来源于燃煤燃油发电、矿物冶炼、石油炼制以及H2SO4的生产。煤炭作为能源，其转化利用地主要途径即是燃烧。但煤的大量燃烧，将使大气呈煤烟型污染，由此造成对农业、林业和材料破坏的经济损失，而且也严重危害人体健康。因此治理SO2污染对控制煤烟型大气污染具有十分重要的意义。
活性炭纤维是一新型的高效吸附剂和催化剂，具有较快的吸附速度和较短的吸附行程。再者活性炭纤维的外表面积大，在外表面的孔口多，容易使分子吸附和脱附，且孔径分布窄。因此活性炭纤维用于脱除SO2具有明显的优越性，尤其是在接近室温下效果更佳。但是随着温度从室温升高到50-80℃，脱硫活性急剧下降，以致无法达到排放标准。而目前众多火力发电站所排出的经过一次热交换的尾气温度在50-80℃之间，因此必须对活性炭纤维进行改性以使其在较高温度下仍然具有较高的活性。发明内容：
本发明的目的是提供一种在50-80℃之间能够高活性脱除SO2的活性炭纤维的制备方法和应用方法。
本发明的原理如下：一些金属盐类对氧化反应具有催化作用，当将其以纳米状态负载到载体上后，其催化作用将得到进一步的增强，再加上活性炭纤维本身所具有的活性和丰富的微孔，可使二者的催化优势得到显著的增强；另外，金属盐类对水蒸气也具有较高的吸附能力，而水蒸气可与SO2的氧化产物SO3作用生成H2SO4，并将H2SO4从活性位上洗脱，空出SO2吸附的活性部位，从而使SO2被吸附、氧化、水合及H2SO4的脱附等循环连续不断地进行下去，最终在较高温度下也能够高效脱除SO2。
本发明的制备方法如下：将金属盐类配成1-20wt％的水溶液，以1g活性炭纤维与2-5ml金属盐类水溶液的比例混合后，室温放置7-12h，取出负载了盐类的活性炭纤维，室温晾干后在100-120℃下干燥制得脱硫用的活性炭纤维。
如上所述的金属盐类为Fe(NO3)3、Cu(NO3)2、Co(NO3)2、Ni(NO3)2、(NH4)2VO3和Fe2(SO4)3
本发明的应用方法如下：
将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到50-80℃，将含有SO2和水蒸气的烟道气以空速为500-10000h-1通入反应炉内进行SO2的脱除。
如上所述烟道气中所含SO2的浓度为50ppm-1vol％，水蒸气的浓度为5-20vol％，O2的浓度为3-10vol％。
如上所述的活性炭纤维为沥青基活性炭纤维、粘胶基活性炭纤维和聚丙烯腈基活性炭纤维。
本发明的特点在于：
(1)使用廉价的金属盐类作为催化剂，以纳米状态负载到活性炭纤维上后，既可充分发挥盐类的催化优势，又可利用活性炭纤维本身的活性，使SO2在较高温度下仍可高活性被脱除。
(2)负载的金属盐类不经任何处理，即可应用于脱硫，具有制备成本低的优势。
(3)本发明制备简单、易操作。具体实施方式：实施例1：将Fe(NO3)3配成1wt％的水溶液，以1g沥青基活性炭纤维与2ml水溶液的比例混合后，室温放置12h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在120℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到50℃后以空速为10000h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：50ppm；O2：3％；水蒸气：5％。其余为N2)进行SO2的脱除。采用气相色谱的火焰光度计检测SO2浓度。以被脱除掉的SO2浓度除以SO2的起始浓度计算其脱除率，SO2的脱除率为86％实施例2：将Fe(NO3)3配成20wt％的水溶液，以1g聚丙烯腈基活性炭纤维与5ml前述水溶液的比例混合后，室温放置10h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在110℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到80℃后以空速为5000h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：1％；O2：10％；水蒸气：20％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为93％。其余同实施例1。实施例3：将Fe2(SO4)3配成10wt％的水溶液，以1g沥青基活性炭纤维与3ml前述水溶液的比例混合后，室温放置10h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在100℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到60℃后以空速为500h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：1000ppm；O2：3％；水蒸气：5％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为89％。其余同实施例1。实施例4：将Fe2(SO4)3配成5wt％的水溶液，以1g聚丙烯腈基活性炭纤维与4ml前述水溶液的比例混合后，室温放置11h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在120℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到80℃后以空速为800h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：1％；O2：10％；水蒸气：20％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为97％。其余同实施例1。实施例5：将Cu(NO3)2配成1wt％的水溶液，以1g沥青基活性炭纤维与3ml前述水溶液的比例混合后，室温放置10h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在110℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到55℃后以空速为10000h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：100ppm；O2：3％；水蒸气：5％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为86％。其余同实施例1。实施例6：将Cu(NO3)2配成8wt％的水溶液，以1g聚丙烯腈基活性炭纤维与2ml前述水溶液的比例混合后，室温放置12h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在100℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到70℃后以空速为1000h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：1％；O2：10％；水蒸气：20％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为90％。其余同实施例1。实施例7：将Co(NO3)2配成10wt％的水溶液，以1g沥青基活性炭纤维与5ml前述水溶液的比例混合后，室温放置11h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在100℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到50℃后以空速为10000h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：500ppm；O2：3％；水蒸气：15％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为95％。其余同实施例1。实施例8：将Co(NO3)2配成20wt％的水溶液，以1g聚丙烯腈基活性炭纤维与2ml前述水溶液的比例混合后，室温放置12h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在120℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到80℃后以空速为800h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：1％；O2：10％；水蒸气：15％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为89％。其余同实施例1。实施例9：将Ni(NO3)2配成5wt％的水溶液，以1g沥青基活性炭纤维与4ml前述水溶液的比例混合后，室温放置10h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在100℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到50℃后以空速为10000h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：50ppm；O2：3％；水蒸气：5％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为87％。其余同实施例1。实施例10：将Ni(NO3)2配成15wt％的水溶液，以1g聚丙烯腈基活性炭纤维与5ml前述水溶液的比例混合后，室温放置12h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在120℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到80℃后以空速为500h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：1％；O2：10％；水蒸气：20％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为90％。其余同实施例1。实施例11：将(NH4)2VO3配成10wt％的水溶液，以1g沥青基活性炭纤维与3ml前述水溶液的比例混合后，室温放置10h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在110℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到50℃后通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：50ppm；O2：3％；水蒸气：5％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为89％。其余同实施例1。实施例12：将(NH4)2VO3配成20wt％的水溶液，以1g聚丙烯腈基活性炭纤维与5ml前述水溶液的比例混合后，室温放置11h，取出负载了盐类的活性炭纤维。室温晾干后在110℃下干燥过夜。将负载了金属盐类的活性炭纤维装在反应炉中，然后将炉温升到80℃后以空速为500h-1通入含有SO2、O2和水蒸气的N2(SO2：1％；O2：10％；水蒸气：20％。其余为N2)进行SO2的脱除。SO2的脱除率为95％。其余同实施例1。