免烧纳米ZNFESUB2/SUBOSUB4/SUBTIOSUB2/SUB脱硫剂滤膜的制备工艺.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010290161.0

申请日:

2010.09.25

公开号:

CN102008891A

公开日:

2011.04.13

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):B01D 53/86申请日:20100925授权公告日:20121031终止日期:20130925|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B01D 53/86申请日:20100925|||公开

IPC分类号:

B01D53/86; B01D53/60

主分类号:

B01D53/86

申请人:

山东理工大学

发明人:

许珂敬; 西金涛

地址:

255086 山东省淄博市高新技术产业开发区高创园D座1012

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明提供一种免烧纳米ZnFe2O4-TiO2脱硫剂滤膜的制备工艺,其特征在于采用以下步骤:(1)采用模板剂-水热法制备纳米ZnFe2O4-TiO2脱硫剂粉末;(2)以氧化镁和氯化镁为原料,以纳米稻壳灰和尼龙网为增强剂,以少量铁矾、磷酸、木质磺酸钠和苯丙乳液为复合抗水剂,以发泡聚苯乙烯颗粒为成孔剂,采用注凝成型法制备氯氧镁支撑体,接着将纳米ZnFe2O4-TiO2脱硫剂粉末均撒在氯氧镁支撑体上形成厚度约为1mm的脱硫剂薄层,在室温下固化3d后置于110℃的干燥箱中干燥2h,即得免烧多孔纳米ZnFe2O4-TiO2脱硫剂滤膜。本发明无需烧结工艺,使得制备成本大大降低,并节约了能源,且模板剂-水热法制备纳米ZnFe2O4-TiO2脱硫剂的比表面积高达246m2/g,具有很高的脱硫脱硝活性,可用于空气、烟气和废气的净化。

权利要求书

1: 一种免烧纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜的制备工艺,其特征在于采用以下步骤 : (1) 采用模板剂 - 水热法制备纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末 ;(2) 以氧化镁和氯化镁为原 料,以纳米稻壳灰和尼龙网为增强剂,以少量铁矾、磷酸、木质磺酸钠和苯丙乳液为复 合抗水剂,以发泡聚苯乙烯颗粒为成孔剂,采用注凝成型法制备氯氧镁支撑体,接着将 纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末均撒在氯氧镁支撑体上形成厚度约为 1mm 的脱硫剂薄层, 在室温下固化 3d 后置于 110℃的干燥箱中干燥 2h,即得免烧多孔纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫 剂滤膜。
2: 如权利要求 1 所述的免烧纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜的制备工艺,其特征在于 : 步骤 (1) 中,将钛酸丁酯、硝酸锌和硝酸铁的水解溶胶置于反应釜中,上述三者的摩尔 比为 1 ∶ 1 ∶ 98,再添加聚氧乙烯 - 聚氧丙烯 - 聚氧乙烯即 P123 为模板剂,P123 与钛的 摩尔比为 0.03 ∶ 100,控制水热反应温度为 160℃,反应时间为 15h,冷却至室温,水洗 干燥后得到平均粒径为 18nm、比表面积为 246m2/g 的 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末。
3: 如权利要求 1 所述的免烧纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜的制备工艺,其特征在于 : 步骤 (2) 中,在氧化镁与氯化镁水溶液组成的胶凝材料浆体中,纳米稻壳灰的添加量为 氧化镁质量的 15 ~ 25%,复合抗水剂添加量为氧化镁质量的 2.5 ~ 7.5%,其组成质量比 是铁矾∶磷酸∶木质磺酸钠∶苯丙乳液= 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1,发泡聚苯乙烯颗粒的添加量与 氯化镁溶液的体积比为 1.5 ~ 2.5 ∶ 3,上述物质混合均匀后得到氯氧镁支撑体料浆,首先 在塑料薄膜上铺设一层料浆,然后在料浆上铺设一层尼龙网,再在尼龙网上铺设一层料 浆,最后均匀撒上一层厚为 1mm 的纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末,固化 3d 后揭掉塑料 薄膜后置于 110℃的干燥箱中干燥 2h,即得免烧多孔纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜。

说明书


免烧纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜的制备工艺

    【技术领域】
     本发明提供一种免烧纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜的制备工艺,属于无机材料 技术领域。背景技术
     燃煤烟气中二氧化硫和氮氧化物的危害已众所周知,开发同时脱硫 (SO2)、脱硝 (NOx) 新技术、新设备已迫在眉睫。 其中 SO2 的控制方法有湿式石灰石 - 石膏法、循环 流化床法、海水脱硫等技术。 对于氮氧化物 NOx 的控制,一般是在脱硫装置后面加装一 套脱硝装置如选择性催化还原或选择性非催化还原方式,以选择性催化还原为主,从而 实现联合脱硫、脱氮。 这是分级治理方式。 这种方式不仅占地面积大,而且投资和运行 费用高,难以大面积使用。
     二氧化钛是一种重要的半导体光催化材料,它具有无毒、廉价、反应条件温 和、化学性质稳定等优点。 利用 TiO2 光催化脱除烟气中二氧化硫和有效控制 SO2 和 NOx 的排放是目前大气污染控制领域中的研究热点,在一些基础研究和应用研究方面取得显 著成果,该技术能使很多难以生物降解的物质完全降解,显示出了良好的应用前景,有 望发展为实用的工业化环境治理技术。 发明内容
     本发明的目的是提供一种用于烟气和煤气脱硫脱硝的免烧纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱 硫剂滤膜的制备工艺。 其技术内容为 :
     一种免烧纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜的制备工艺,其特征在于采用以下步 骤 :(1) 采用模板剂 - 水热法制备纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末 ;(2) 以氧化镁和氯化镁 为原料,以纳米稻壳灰和尼龙网为增强剂,以少量铁矾、磷酸、木质磺酸钠和苯丙乳液 为复合抗水剂,以发泡聚苯乙烯颗粒为成孔剂,采用注凝成型法制备氯氧镁支撑体,接 着将均匀分散的纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末均撒在氯氧镁支撑体上形成厚度约为 1mm 的脱硫剂薄层,该脱硫剂薄层会很快吸附支撑体中水分,并与支撑体融为一体,在室温 下固化 3d 后置于 110℃的干燥箱中干燥 2h,发泡聚苯乙烯颗粒便被熔化而留下孔洞,即 得免烧多孔纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜。
     所述的免烧纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜的制备工艺,步骤 (1) 中,将钛酸丁 酯、硝酸锌和硝酸铁的水解溶胶置于反应釜中,上述三者的摩尔比为 1 ∶ 1 ∶ 98,再添 加聚氧乙烯 - 聚氧丙烯 - 聚氧乙烯即 P123 为模板剂,P123 与钛的摩尔比为 0.03 ∶ 100, 控制水热反应温度为 160℃,反应时间为 15h,冷却至室温,水洗干燥后得到平均粒径为 18nm、比表面积为 246m2/g 的 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末。
     所述的免烧纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜的制备工艺,步骤 (2) 中,在氧化 镁与氯化镁水溶液组成的胶凝材料浆体中,纳米稻壳灰的添加量为氧化镁质量的 15 ~ 25%,复合抗水剂添加量为氧化镁质量的 2.5 ~ 7.5%,其组成质量比是铁矾∶磷酸∶木质磺酸钠∶苯丙乳液= 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1,发泡聚苯乙烯颗粒的添加量与氯化镁溶液的体积 比为 1.5 ~ 2.5 ∶ 3,上述物质混合均匀后得到氯氧镁支撑体料浆,首先在塑料薄膜上铺设 一层料浆,然后在料浆上铺设一层尼龙网,再在尼龙网上铺设一层料浆,最后均匀撒上 一层厚为 1mm 的纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末,固化 3d 后揭掉塑料薄膜后置于 110℃的 干燥箱中干燥 2h,即得免烧多孔纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜。
     本发明与现有技术相比,其优点为 :
     1、采用模板剂 - 水热法制备的纳米脱硫剂粉末,粒度小,比表面积大,结合 ZnFe2O4 的掺杂,可使 TiO2 脱硫脱硝率可达 98%以上 ;
     2、采用氯氧镁胶凝即 MgO-MgCl2-H2O 作为固化剂,在室温下固化成能够满足 烟气脱硫脱硝需要的多孔脱硫剂膜,避免了高温烧结,大大降低了制备成本,节约了能 源。 具体实施方式
     实施例一 :
     1、纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末的制备 :将钛酸丁酯、硝酸锌和硝酸铁的水解 溶胶置于反应釜中,上述三者的摩尔比为 1 ∶ 1 ∶ 98,再添加聚氧乙烯 - 聚氧丙烯 - 聚氧 乙烯即 P123 为模板剂, P123 与钛的摩尔比为 0.03 ∶ 100,控制水热反应温度为 160℃, 反应时间为 15h,冷却至室温,水洗干燥后得到平均粒径为 18nm、比表面积为 246m2/g 的 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末。
     2、多孔纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜的制备 :在氧化镁与氯化镁水溶液组成的 胶凝材料浆体中,纳米稻壳灰的添加量为氧化镁质量的 25%,复合抗水剂添加量为氧化 镁质量的 2.5%,其组成质量比是铁矾∶磷酸∶木质磺酸钠∶苯丙乳液= 1 ∶ 1 ∶ 1 ∶ 1, 发泡聚苯乙烯颗粒的添加量与氯化镁溶液的体积比为 1.5 ∶ 3,上述物质混合均匀后得到 氯氧镁支撑体料浆,然后在料浆上铺设一层尼龙网,再在尼龙网上铺设一层料浆,最后 均匀撒上一层厚为 1mm 的纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂粉末,固化 3d 后揭掉塑料薄膜后置 于 110℃的干燥箱中干燥 2h,即得免烧多孔纳米 ZnFe2O4-TiO2 脱硫剂滤膜
     实施例二 :
     步骤 1 同实施例一,只是步骤 2 有所不同 :在步骤 2 中,纳米稻壳灰的添加量为 氧化镁质量的 15%,复合抗水剂添加量为氧化镁质量的 7.5%,发泡聚苯乙烯颗粒的添加 量与氯化镁溶液的体积比为 2.5 ∶ 3,其它不变。4

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1、10申请公布号CN102008891A43申请公布日20110413CN102008891ACN102008891A21申请号201010290161022申请日20100925B01D53/86200601B01D53/6020060171申请人山东理工大学地址255086山东省淄博市高新技术产业开发区高创园D座101272发明人许珂敬西金涛54发明名称免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺57摘要本发明提供一种免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺,其特征在于采用以下步骤1采用模板剂水热法制备纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末;2以氧化镁和氯化镁为原料,以纳米稻壳。

2、灰和尼龙网为增强剂,以少量铁矾、磷酸、木质磺酸钠和苯丙乳液为复合抗水剂,以发泡聚苯乙烯颗粒为成孔剂,采用注凝成型法制备氯氧镁支撑体,接着将纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末均撒在氯氧镁支撑体上形成厚度约为1MM的脱硫剂薄层,在室温下固化3D后置于110的干燥箱中干燥2H,即得免烧多孔纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜。本发明无需烧结工艺,使得制备成本大大降低,并节约了能源,且模板剂水热法制备纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂的比表面积高达246M2/G,具有很高的脱硫脱硝活性,可用于空气、烟气和废气的净化。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页。

3、CN102008891A1/1页21一种免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺,其特征在于采用以下步骤1采用模板剂水热法制备纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末;2以氧化镁和氯化镁为原料,以纳米稻壳灰和尼龙网为增强剂,以少量铁矾、磷酸、木质磺酸钠和苯丙乳液为复合抗水剂,以发泡聚苯乙烯颗粒为成孔剂,采用注凝成型法制备氯氧镁支撑体,接着将纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末均撒在氯氧镁支撑体上形成厚度约为1MM的脱硫剂薄层,在室温下固化3D后置于110的干燥箱中干燥2H,即得免烧多孔纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜。2如权利要求1所述的免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备。

4、工艺,其特征在于步骤1中,将钛酸丁酯、硝酸锌和硝酸铁的水解溶胶置于反应釜中,上述三者的摩尔比为1198,再添加聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯即P123为模板剂,P123与钛的摩尔比为003100,控制水热反应温度为160,反应时间为15H,冷却至室温,水洗干燥后得到平均粒径为18NM、比表面积为246M2/G的ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末。3如权利要求1所述的免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺,其特征在于步骤2中,在氧化镁与氯化镁水溶液组成的胶凝材料浆体中,纳米稻壳灰的添加量为氧化镁质量的1525,复合抗水剂添加量为氧化镁质量的2575,其组成质量比是铁矾磷酸木质磺酸钠苯丙乳液1。

5、111,发泡聚苯乙烯颗粒的添加量与氯化镁溶液的体积比为15253,上述物质混合均匀后得到氯氧镁支撑体料浆,首先在塑料薄膜上铺设一层料浆,然后在料浆上铺设一层尼龙网,再在尼龙网上铺设一层料浆,最后均匀撒上一层厚为1MM的纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末,固化3D后揭掉塑料薄膜后置于110的干燥箱中干燥2H,即得免烧多孔纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜。权利要求书CN102008891A1/2页3免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺技术领域0001本发明提供一种免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺,属于无机材料技术领域。背景技术0002燃煤烟气中二氧化硫和氮氧化。

6、物的危害已众所周知,开发同时脱硫SO2、脱硝NOX新技术、新设备已迫在眉睫。其中SO2的控制方法有湿式石灰石石膏法、循环流化床法、海水脱硫等技术。对于氮氧化物NOX的控制,一般是在脱硫装置后面加装一套脱硝装置如选择性催化还原或选择性非催化还原方式,以选择性催化还原为主,从而实现联合脱硫、脱氮。这是分级治理方式。这种方式不仅占地面积大,而且投资和运行费用高,难以大面积使用。0003二氧化钛是一种重要的半导体光催化材料,它具有无毒、廉价、反应条件温和、化学性质稳定等优点。利用TIO2光催化脱除烟气中二氧化硫和有效控制SO2和NOX的排放是目前大气污染控制领域中的研究热点,在一些基础研究和应用研究方。

7、面取得显著成果,该技术能使很多难以生物降解的物质完全降解,显示出了良好的应用前景,有望发展为实用的工业化环境治理技术。发明内容0004本发明的目的是提供一种用于烟气和煤气脱硫脱硝的免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺。其技术内容为0005一种免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺,其特征在于采用以下步骤1采用模板剂水热法制备纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末;2以氧化镁和氯化镁为原料,以纳米稻壳灰和尼龙网为增强剂,以少量铁矾、磷酸、木质磺酸钠和苯丙乳液为复合抗水剂,以发泡聚苯乙烯颗粒为成孔剂,采用注凝成型法制备氯氧镁支撑体,接着将均匀分散的纳米ZNFE2O4TIO2。

8、脱硫剂粉末均撒在氯氧镁支撑体上形成厚度约为1MM的脱硫剂薄层,该脱硫剂薄层会很快吸附支撑体中水分,并与支撑体融为一体,在室温下固化3D后置于110的干燥箱中干燥2H,发泡聚苯乙烯颗粒便被熔化而留下孔洞,即得免烧多孔纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜。0006所述的免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺,步骤1中,将钛酸丁酯、硝酸锌和硝酸铁的水解溶胶置于反应釜中,上述三者的摩尔比为1198,再添加聚氧乙烯聚氧丙烯聚氧乙烯即P123为模板剂,P123与钛的摩尔比为003100,控制水热反应温度为160,反应时间为15H,冷却至室温,水洗干燥后得到平均粒径为18NM、比表面积为246M。

9、2/G的ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末。0007所述的免烧纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备工艺,步骤2中,在氧化镁与氯化镁水溶液组成的胶凝材料浆体中,纳米稻壳灰的添加量为氧化镁质量的1525,复合抗水剂添加量为氧化镁质量的2575,其组成质量比是铁矾磷酸木说明书CN102008891A2/2页4质磺酸钠苯丙乳液1111,发泡聚苯乙烯颗粒的添加量与氯化镁溶液的体积比为15253,上述物质混合均匀后得到氯氧镁支撑体料浆,首先在塑料薄膜上铺设一层料浆,然后在料浆上铺设一层尼龙网,再在尼龙网上铺设一层料浆,最后均匀撒上一层厚为1MM的纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末,固化3D后揭掉塑料。

10、薄膜后置于110的干燥箱中干燥2H,即得免烧多孔纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜。0008本发明与现有技术相比,其优点为00091、采用模板剂水热法制备的纳米脱硫剂粉末,粒度小,比表面积大,结合ZNFE2O4的掺杂,可使TIO2脱硫脱硝率可达98以上;00102、采用氯氧镁胶凝即MGOMGCL2H2O作为固化剂,在室温下固化成能够满足烟气脱硫脱硝需要的多孔脱硫剂膜,避免了高温烧结,大大降低了制备成本,节约了能源。具体实施方式0011实施例一00121、纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末的制备将钛酸丁酯、硝酸锌和硝酸铁的水解溶胶置于反应釜中,上述三者的摩尔比为1198,再添加聚氧乙烯聚氧丙。

11、烯聚氧乙烯即P123为模板剂,P123与钛的摩尔比为003100,控制水热反应温度为160,反应时间为15H,冷却至室温,水洗干燥后得到平均粒径为18NM、比表面积为246M2/G的ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末。00132、多孔纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜的制备在氧化镁与氯化镁水溶液组成的胶凝材料浆体中,纳米稻壳灰的添加量为氧化镁质量的25,复合抗水剂添加量为氧化镁质量的25,其组成质量比是铁矾磷酸木质磺酸钠苯丙乳液1111,发泡聚苯乙烯颗粒的添加量与氯化镁溶液的体积比为153,上述物质混合均匀后得到氯氧镁支撑体料浆,然后在料浆上铺设一层尼龙网,再在尼龙网上铺设一层料浆,最后均匀撒上一层厚为1MM的纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂粉末,固化3D后揭掉塑料薄膜后置于110的干燥箱中干燥2H,即得免烧多孔纳米ZNFE2O4TIO2脱硫剂滤膜0014实施例二0015步骤1同实施例一,只是步骤2有所不同在步骤2中,纳米稻壳灰的添加量为氧化镁质量的15,复合抗水剂添加量为氧化镁质量的75,发泡聚苯乙烯颗粒的添加量与氯化镁溶液的体积比为253,其它不变。说明书。

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