專利名稱：一種水合鐵的制備方法及利用該物質(zhì)制成的脫硫劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氣體凈化催化劑，具體為一種水合鐵的制備方法及利用該物質(zhì)制成的脫硫劑。
背景技術(shù)：
氧化鐵脫硫劑是一種廣泛應(yīng)用于化肥、有機合成、煤化工、石油化工等原料氣的脫硫催化劑，其主要活性成分是由人工合成的氧化鐵，包括α-Fe2O3、γ-FeOOH等，不僅種類繁多，而且脫硫性能與其晶形結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。目前沼氣行業(yè)、煤化工行業(yè)等均采用常溫氧化鐵脫硫劑，其中含有的用于吸附硫的α-Fe2O3是以FeSO4·7H2O為原料、CaO為氧化劑，通過干法混碾而生成硫酸鈣和氧化鐵，其中硫酸鈣在生成物中占有很大比例，又不溶于水，所以很難去除，這就使有脫硫活性的氧化鐵成分大大減少；此外，從結(jié)晶學(xué)角度分析，公知H2S分子直徑約為3.6，離解后S2-離子直徑約為3.5，所以氧化鐵用于常溫脫硫，晶格必須疏松，才易使H2S或HS-、S2-擴散進去，而α-Fe2O3結(jié)晶致密，密度為4.9-5.5克/厘米3，故其與硫化氫難于進行反應(yīng)。所以由其制得的常溫氧化鐵脫硫劑的硫容量低，一次硫容僅為10-12％，累計工作硫容也僅為30％左右，因此實際使用周期短，成本高，而失效的廢脫硫劑給環(huán)境保護帶來了巨大壓力。例如將此脫硫劑用于脫除含硫化氫的沼氣，每公斤首次只能脫除含3g-4gH2S的沼氣25-40m3，然后再生，累計也只能脫除75-120m3沼氣即失效作廢，需更換新的脫硫劑，使用周期短，更換頻繁，在一定程度制約了農(nóng)村沼氣的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有常溫氧化鐵脫硫劑中用于吸附硫的α-Fe2O3活性成分含量低而造成脫硫劑使用周期短、更換頻繁、造成環(huán)境污染等問題，而提供一種水合鐵的制備方法及利用該物質(zhì)制成的脫硫劑。
本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的水合鐵的制備方法，包括以下幾個步驟(1)將FeSO4·7H2O與可溶性碳酸鹽混合并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為8-9，生成碳酸亞鐵和硫酸鹽；(2)將混合物在空氣中靜置、氧化；(3)加水水洗2-3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵，也稱γ-FeOOH。本發(fā)明通過控制反應(yīng)的PH值來確定硫酸亞鐵與可溶性碳酸鹽的加量比。
本發(fā)明所述的水合鐵的制備方法分為干法和濕法，干法即FeSO4·7H2O與可溶性碳酸鹽在固態(tài)下反應(yīng)，濕法即FeSO4·7H2O與可溶性碳酸鹽在液態(tài)下反應(yīng)，濕法的工藝步驟如下(1)將硫酸亞鐵飽和溶液與碳酸鹽飽和溶液在反應(yīng)罐內(nèi)混合，攪拌均勻并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為8-9，生成碳酸亞鐵沉淀和硫酸鹽溶液；(2)在反應(yīng)罐內(nèi)通入空氣進行氧化、靜置2-3小時；(3)加水水洗2-3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。干法的工藝步驟如下(1)將FeSO4·7H2O干料加入混碾機，再加入碳酸鹽粉末，混碾使之混合均勻并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為8-9，生成碳酸亞鐵和硫酸鹽；(2)將物料取出，堆放，自然氧化6-7日；(3)加水水洗2-3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。
本發(fā)明所述的碳酸鹽為碳酸氫銨或碳酸鈉，從而生成的硫酸鹽為硫酸銨或硫酸鈉。
采用本發(fā)明生產(chǎn)的水合鐵可單獨作為脫硫劑使用，有效避免了現(xiàn)有脫硫劑使用周期短、更換頻繁、造成環(huán)境污染等問題，與目前市場上所用的氧化鐵常溫脫硫劑在同時用于沼氣脫硫時進行對比分析，其結(jié)果如下 試驗結(jié)果表明，同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明所述水合鐵脫硫劑，一次硫容提高了1.6-1.8倍，累計工作硫容提高了2倍，所以延長了脫硫劑的使用周期，降低了更換頻率，緩解了對環(huán)境保護所造成的壓力，是一種可廣泛應(yīng)用于化肥、有機合成、煤化工、石油化工等原料氣的理想的脫硫催化劑，尤其適用于裝填分散、裝填量少的農(nóng)村沼氣工程。
為了使水合鐵作為脫硫劑更趨于規(guī)范、使用效果更好，將水合鐵與其它助劑混合而制成脫硫劑，具體配比如下70-75％水合鐵、6-8％造孔劑、14-16％調(diào)節(jié)劑和5-6％粘合劑經(jīng)混合、擠壓成型、烘干即可，比單獨使用水合鐵作為脫硫劑效果更好，所述的造孔劑是由45-58％木屑和42-55％碳酸氫鈉混合而成，使脫硫劑具有一定的比表面積和空隙率，所述的調(diào)節(jié)劑是由10-40％碳酸鉀、50-70％硅酸鹽和10-20％氧化鈣混合而成，所述的粘結(jié)劑為氟硅酸鈉。本發(fā)明所述的廢脫硫劑在空氣中氧化后即可再生。
具體實施例方式
實施例1水合鐵的制備方法，采用濕法制備，包括以下幾個步驟(1)將硫酸亞鐵飽和溶液與碳酸氫銨飽和溶液在反應(yīng)罐內(nèi)混合，攪拌均勻并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為8，生成碳酸亞鐵沉淀和硫酸銨溶液；(2)在反應(yīng)罐內(nèi)通入空氣進行氧化、靜置2小時；(3)加水水洗2次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。利用上述制得的水合鐵制成的脫硫劑是由70％水合鐵、8％造孔劑、16％調(diào)節(jié)劑和6％粘合劑經(jīng)混合、擠壓成型、烘干而成，所述的造孔劑是由45％木屑和55％碳酸氫鈉混合而成，所述的調(diào)節(jié)劑是由10％碳酸鉀、70％硅酸鹽和20％氧化鈣混合而成，所述的粘結(jié)劑為氟硅酸鈉。
實施例2水合鐵的制備方法，采用濕法制備，包括以下幾個步驟(1)將硫酸亞鐵飽和溶液與碳酸鈉飽和溶液在反應(yīng)罐內(nèi)混合，攪拌均勻并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為9，生成碳酸亞鐵沉淀和硫酸鈉溶液；(2)在反應(yīng)罐內(nèi)通入空氣進行氧化、靜置3小時；(3)加水水洗3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。利用上述制得的水合鐵制成的脫硫劑是由75％水合鐵、6％造孔劑、14％調(diào)節(jié)劑和5％粘合劑經(jīng)混合、擠壓成型、烘干而成，所述的造孔劑是由58％木屑和42％碳酸氫鈉混合而成，所述的調(diào)節(jié)劑是由40％碳酸鉀、50％硅酸鹽和10％氧化鈣混合而成，所述的粘結(jié)劑為氟硅酸鈉。
實施例3水合鐵的制備方法，采用濕法制備，包括以下幾個步驟(1)將硫酸亞鐵飽和溶液與碳酸鈉飽和溶液在反應(yīng)罐內(nèi)混合，攪拌均勻并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為7，生成碳酸亞鐵沉淀和硫酸鈉溶液；(2)在反應(yīng)罐內(nèi)通入空氣進行氧化、靜置2.5小時；(3)加水水洗3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。利用上述制得的水合鐵制成的脫硫劑是由73％水合鐵、7％造孔劑、15％調(diào)節(jié)劑和5％粘合劑經(jīng)混合、擠壓成型、烘干而成，所述的造孔劑是由50％木屑和50％碳酸氫鈉混合而成，所述的調(diào)節(jié)劑是由25％碳酸鉀、55％硅酸鹽和20％氧化鈣混合而成，所述的粘結(jié)劑為氟硅酸鈉。
實施例4水合鐵的制備方法，采用干法制備，包括以下幾個步驟(1)將FeSO4·7H2O干料加入混碾機，再加入碳酸氫銨粉末，混碾使之混合均勻并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為8，生成碳酸亞鐵和硫酸銨；(2)將物料取出，堆放，自然氧化6日；(3)加水水洗2次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。利用上述制得的水合鐵制成的脫硫劑是由70％水合鐵、8％造孔劑、16％調(diào)節(jié)劑和6％粘合劑經(jīng)混合、擠壓成型、烘干而成，所述的造孔劑是由45％木屑和55％碳酸氫鈉混合而成，所述的調(diào)節(jié)劑是由10％碳酸鉀、70％硅酸鹽和20％氧化鈣混合而成，所述的粘結(jié)劑為氟硅酸鈉。
實施例5水合鐵的制備方法，采用干法制備，包括以下幾個步驟(1)將FeSO4·7H2O干料加入混碾機，再加入碳酸鹽粉末，混碾使之混合均勻并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為9，生成碳酸亞鐵和硫酸鈉；(2)將物料取出，堆放，自然氧化7日；(3)加水水洗3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。利用上述制得的水合鐵制成的脫硫劑是由75％水合鐵、6％造孔劑、14％調(diào)節(jié)劑和5％粘合劑經(jīng)混合、擠壓成型、烘干而成，所述的造孔劑是由58％木屑和42％碳酸氫鈉混合而成，所述的調(diào)節(jié)劑是由40％碳酸鉀、50％硅酸鹽和10％氧化鈣混合而成，所述的粘結(jié)劑為氟硅酸鈉。
實施例6水合鐵的制備方法，采用干法制備，包括以下幾個步驟(1)將FeSO4·7H2O干料加入混碾機，再加入碳酸鹽粉末，混碾使之混合均勻并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為7，生成碳酸亞鐵和硫酸氫銨；(2)將物料取出，堆放，自然氧化7日；(3)加水水洗3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。利用上述制得的水合鐵制成的脫硫劑是由72％水合鐵、6.5％造孔劑、15.5％調(diào)節(jié)劑和6％粘合劑經(jīng)混合、擠壓成型、烘干而成，所述的造孔劑是由48％木屑和52％碳酸氫鈉混合而成，所述的調(diào)節(jié)劑是由38％碳酸鉀、52％硅酸鹽和10％氧化鈣混合而成，所述的粘結(jié)劑為氟硅酸鈉。
權(quán)利要求
1.一種水合鐵的制備方法，其特征在于包括以下幾個步驟(1)將FeSO4·7H2O與可溶性碳酸鹽混合并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為8-9，生成碳酸亞鐵和硫酸鹽；(2)將混合物在空氣中靜置、氧化；(3)加水水洗2-3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水合鐵的制備方法，其特征在于所述的制備方法為濕法，即FeSO4·7H2O與可溶性碳酸鹽在液態(tài)下反應(yīng)，具體步驟如下(1)將硫酸亞鐵飽和溶液與碳酸鹽飽和溶液在反應(yīng)罐內(nèi)混合，攪拌均勻進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為8-9，生成碳酸亞鐵沉淀和硫酸鹽溶液；(2)在反應(yīng)罐內(nèi)通入空氣進行氧化、靜置2-3小時；(3)加水水洗2-3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水合鐵的制備方法，其特征在于所述的制備方法為干法，即FeSO4·7H2O與可溶性碳酸鹽在固態(tài)下反應(yīng)，具體步驟如下(1)將FeSO4·7H2O干料加入混碾機，再加入碳酸鹽粉末，混碾使之混合均勻并進行反應(yīng)，控制反應(yīng)PH值為8-9，生成碳酸亞鐵和硫酸鹽；(2)將物料取出，堆放，自然氧化6-7日；(3)加水水洗2-3次；(4)過濾；(5)將過濾后的物料烘干即得水合鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的水合鐵的制備方法，其特征在于所述的碳酸鹽為碳酸氫銨或碳酸鈉。
5.利用如權(quán)利要求1或2或3所述的水合鐵制成的脫硫劑，其特征在于是由70-75％水合鐵、6-8％造孔劑、14-16％調(diào)節(jié)劑和5-6％粘合劑經(jīng)混合、擠壓成型、烘干而制成，所述的造孔劑是由45-58％木屑和42-55％碳酸氫鈉混合而成，所述的調(diào)節(jié)劑是由10-40％碳酸鉀、50-70％硅酸鹽和10-20％氧化鈣混合而成，所述的粘結(jié)劑為氟硅酸鈉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氣體凈化催化劑，具體為一種水合鐵的制備方法及利用該物質(zhì)制成的脫硫劑，解決現(xiàn)有常溫氧化鐵脫硫劑中活性成分低而造成脫硫劑使用周期短、造成環(huán)境污染等問題，將FeSO
文檔編號B01D53/48GK1944273SQ20061010201
公開日2007年4月11日 申請日期2006年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月11日
發(fā)明者于縱海, 侯心榮 申請人:于縱海