專利名稱：一種活性炭脫硫催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性炭脫硫催化劑及其制備方法，屬于新材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加深，空氣中含硫氣體(H2S，SO2, CS2, CH3SH等)的排放量日 益增加，由此造成的環(huán)境污染和對(duì)人體的危害日益嚴(yán)重。目前工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)含硫化氫、二氧 化硫等氣體的治理主要采用濕法和干法，但干濕法脫硫技術(shù)中存在的處理危害氣體能力有 限、能耗大、脫硫劑再生困難、費(fèi)用高等問(wèn)題。中國(guó)專利CN200910067534. 5公開(kāi)的“活性炭脫硫劑及其制備方法”采用氧化銅或 堿式碳酸銅和煤粉或木炭粉與一定量的水混合均勻，再加入焦油，進(jìn)行碾壓，碾壓均勻后擠 條成型，再經(jīng)干燥、活化，制成負(fù)載氧化銅的活性炭脫硫劑。該催化劑制備過(guò)程復(fù)雜。中國(guó)專利CN1426837A公開(kāi)的“脫硫催化劑及其制備方法和用途”中的脫硫催化劑 的有效活性成分為六水合鐵酸三鈣，該活性成分可以將硫醇轉(zhuǎn)化為二硫化物，生成了新的 污染物，沒(méi)有達(dá)到徹底脫硫的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備過(guò)程簡(jiǎn)單、脫硫效果好的催化劑及其制備方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種活性炭脫硫催化劑，其特征在于，由載 體活性炭30-95重量份和活性組分金屬氧化物混合物5-70重量份組成；其中，所述金屬氧 化物混合物由氧化銅1-10重量份、氧化鐵1-11重量份、氧化鋁1-10重量份、氧化鎳1-10 重量份、氧化錳1-11重量份、氧化鈷1-9重量份以及氧化鋅1-9重量份組成。本發(fā)明還提供了上述活性炭脫硫催化劑的制備方法，其特征在于，具體步驟為 第一步、在室溫條件下，將含銅化合物、含鐵化合物、含鋁化合物、含鎳化合物、含錳化
合物、含鈷化合物和含鋅化合物按比例混合，其中，含銅化合物為醋酸銅、氧化銅、氫氧化 銅、硫酸銅和硝酸銅中的一種或兩種以上的混合物，含鐵化合物為氫氧化鐵、氧化鐵、硝酸 鐵和硫酸鐵中的一種或兩種以上的混合物，含鋁化合物為硝酸鋁、硫酸鋁和氫氧化鋁中的 一種或兩種以上的混合物，含鎳化合物為醋酸鎳、氧化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳和氫氧化鎳中的 一種或兩種以上的混合物，含錳化合物為醋酸錳、氧化錳、硝酸錳、硫酸錳和氫氧化錳中的 一種或兩種以上的混合物，含鈷化合物為醋酸鈷、氧化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷和氫氧化鈷中的 一種或兩種以上的混合物，含鋅化合物為醋酸鋅、氧化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅和氫氧化鋅中的 一種或兩種以上的混合物；
第二步、將第一步得到的混合物在水、0. l_3wt%鹽酸、0. 1-3襯％硫酸和0. 1-3襯％硝酸 中的一種或兩種以上的混合物中，以50-800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌溶解，得到金屬離子總濃 度為11-50%的混合溶液；
第三步、按比例將活性炭以50-800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌分散在第二步得到的混合溶液 中2-20小時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，得到固體混合物，在80-200°C干燥2-20小時(shí)；第四步、將第三步中干燥后的固體混合物在400-1000°C焙燒1-10小時(shí)，得到活性炭脫 硫催化劑。所述活性炭脫硫催化劑的比表面積為500-5000m2/g。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，優(yōu)點(diǎn)如下
(1)制備過(guò)程無(wú)污染，產(chǎn)率高達(dá)80-92%，具有50-250°C加熱可再生的優(yōu)點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng) 達(dá)10-20年。(2)本發(fā)明所述催化劑對(duì)SO2、H2S、CH3SH、甲基硫醚等含硫氣體的去除率達(dá)100 %， 可將SO2等高價(jià)態(tài)硫氧化成SO3，用水處理后回收得到硫酸；此催化劑可將H2S、CH3SH,甲基 硫醚等低價(jià)態(tài)硫氧化成單質(zhì)硫，回收得到硫磺。(3)本發(fā)明所述催化劑具有工藝簡(jiǎn)單、原料廣泛、價(jià)格低廉、無(wú)污染、脫硫效率高 等優(yōu)點(diǎn)，可用于城市污水處理廠、天然氣開(kāi)采場(chǎng)、人造絲廠、粘膠廠、垃圾處理廠、硫化顏料 廠、火力發(fā)電廠、硫酸廠、汽車進(jìn)氣口脫硫等領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1
一種活性炭脫硫催化劑，由載體活性炭40g和活性組分金屬氧化物44. Ig組成，其中， 所述金屬氧化物混合物由3. 5g氧化銅、15g氧化鐵、6. 5g氧化鋁、5. 7g氧化鎳、6. 9g氧化 錳、1. 7g氧化鈷以及4. Sg氧化鋅組成。其制備方法如下
在室溫下，將4g氧化銅、7g氫氧化鐵、5g氫氧化鋁、6g氧化鎳、7g氧化錳、2g氧化鈷和 5g氧化鋅混合，加200mL 3wt%硫酸溶液，以50轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌將固體溶解得到金屬離 子總濃度為15%的混合溶液；將40g活性炭以50轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌分散在金屬離子的混 合溶液中2小時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，80°C干燥20小時(shí)；將得到固體混合物在400°C焙 燒，焙燒時(shí)間為1小時(shí)，得到活性炭脫硫催化劑成品。該催化劑常溫下對(duì)0.01 wt%甲基硫 醇?xì)怏w的去除率達(dá)到97%。實(shí)施例2
一種活性炭脫硫催化劑，由載體活性炭40g和活性組分金屬氧化物20. 3g組成，其中， 所述金屬氧化物混合物由2g氧化銅、5. 6g氧化鐵、1. 4g氧化鋁、2. 5g氧化鎳、5g氧化錳、 0. 4g氧化鈷以及3. 4g氧化鋅組成。其制備方法如下
在室溫下，5g醋酸銅、6g硝酸鐵、3g硝酸鋁、6g醋酸鎳、IOg醋酸錳、Ig醋酸鈷和8g硝 酸鋅混合，加220mL水，以250轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌將固體溶解得到金屬離子總濃度為15% 的混合溶液；將40g活性炭以400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌分散在金屬離子的混合溶液中7小 時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，200°C干燥2小時(shí)；將得到固體混合物在1000°C焙燒，焙燒時(shí)間 為2小時(shí)，得到活性炭脫硫催化劑成品。該催化劑常溫下對(duì)2襯％二氧化硫氣體的去除率 達(dá)到99%ο實(shí)施例3
一種活性炭脫硫催化劑，由載體活性炭45g和活性組分金屬氧化物25. 68g組成，其中， 所述金屬氧化物混合物由2. 8g氧化銅、8. 6g氧化鐵、2. 8g氧化鋁、1. 6g氧化鎳、6. 9g氧化
4錳、0. 48g氧化鈷以及2. 5g氧化鋅組成。在室溫下，將7g硝酸銅、9g硝酸鐵、6g硝酸鋁、3g硫酸鎳、12g硫酸錳、Ig硫酸鈷和 5g硫酸鋅混合，加350mL水，以500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌將固體溶解得到金屬離子總濃度 為11%的混合溶液；將45g活性炭以500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌分散在金屬化合物的混合溶 液中10小時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，120°C干燥4小時(shí)；將得到固體混合物在600°C焙燒， 焙燒時(shí)間為4小時(shí)，得到活性炭脫硫催化劑成品。該催化劑常溫下對(duì)0.01 wt%硫化氫氣體 的去除率達(dá)到98. 5%。實(shí)施例4
一種活性炭脫硫催化劑，由載體活性炭75g和活性組分金屬氧化物25. 3g組成，其中， 所述金屬氧化物混合物由1. 75g氧化銅、4. 6g氧化鐵、3. 5g氧化鋁、7. 2g氧化鎳、3g氧化 錳、0. 84g氧化鈷以及4. 4g氧化鋅組成。在室溫下，將4g醋酸銅、8g硫酸鐵、12g硫酸鋁、9g氫氧化鎳、6g醋酸錳、2g醋酸鈷 和IOg醋酸鋅混合，加200mL水，以550轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌將固體溶解得到金屬離子總濃 度為20%的混合溶液；將75g活性炭以500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌分散在金屬化合物的混合 溶液中4小時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，150°C干燥8小時(shí)；將得到固體混合物在800°C焙燒， 焙燒時(shí)間為6小時(shí)，得到活性炭脫硫催化劑成品。該催化劑常溫下對(duì)0.01 wt%甲基硫醇?xì)?體的去除率達(dá)到96. 3%。實(shí)施例5
一種活性炭脫硫催化劑，由載體活性炭30g和活性組分金屬氧化物70g組成，其中，所 述金屬氧化物混合物由Ilg氧化銅、7g氧化鐵、9g氧化鋁、17g氧化鎳、13g氧化錳、Ilg氧化 鈷以及2g氧化鋅組成。在室溫下，將13.4g氫氧化銅、8g氧化鐵、7g氫氧化鋁和18g氧化鎳、18g氫氧化 錳、13. 8g氫氧化鈷和2. 5g氫氧化鋅混合，加260mL 2wt%鹽酸溶液，以800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速 攪拌將固體溶解得到金屬離子總濃度為23%的混合溶液；將30g活性炭以800轉(zhuǎn)/分鐘的 轉(zhuǎn)速攪拌分散在金屬化合物的混合溶液中20小時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，120°C干燥4小 時(shí)；將得到固體混合物在700°C焙燒，焙燒時(shí)間為5小時(shí)，得到活性炭脫硫催化劑成品。該 催化劑常溫下對(duì)0. 9 wt% 二氧化硫氣體的去除率達(dá)到95%。實(shí)施例6
一種活性炭脫硫催化劑，由載體活性炭95g和活性組分金屬氧化物5g組成，其中，所述 金屬氧化物混合物由0. 4g氧化銅、0. 7g氧化鐵、Ig氧化鋁、0. 6g氧化鎳、0. 9g氧化錳、0. 4g 氧化鈷以及Ig氧化鋅組成。在室溫下，將0. 9g硫酸銅、1. 3g硫酸鐵、3. 4g硫酸鋁、1. 5g硝酸鎳、1. 9g硝酸錳、 Ig硝酸鈷和2. 4g硝酸鋅混合，加20mL水，以500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌將固體溶解得到金 屬離子總濃度為38%的混合溶液；將95g活性炭以400轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌分散在金屬化 合物的混合溶液中5小時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，100°C干燥5小時(shí)；將得到固體混合物在 600°C焙燒，焙燒時(shí)間為1小時(shí)，得到活性炭脫硫催化劑成品。該催化劑常溫下對(duì)0.01 wt% 甲基硫醚氣體的去除率達(dá)到98. 8%。實(shí)施例7
一種活性炭脫硫催化劑，由載體活性炭40g和活性組分金屬氧化物30g組成，其中，所述金屬氧化物混合物由5g氧化銅、4g氧化鐵、3g氧化鋁、9g氧化鎳、3g氧化錳、4g氧化鈷以 及2g氧化鋅組成。在室溫下，將6. 2g氧化銅、5g氧化鐵、2. 3g氫氧化鋁、IOg氧化鎳、3. 2g氫氧化錳、 5g氫氧化鈷和2. 5g氫氧化鋅混合，加160mL 3wt%硝酸溶液，以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌將 固體溶解得到金屬離子總濃度為17. 6%的混合溶液；將40g活性炭以600轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速 攪拌分散在金屬化合物的混合溶液中10小時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，115°C干燥5小時(shí)；將 得到固體混合物在600°C焙燒，焙燒時(shí)間為4小時(shí)，得到活性炭脫硫催化劑成品。該催化劑 常溫下對(duì)5000ppm硫化氫氣體的去除率達(dá)到98. 4%。實(shí)施例8
一種活性炭脫硫催化劑，由載體活性炭45g和活性組分金屬氧化物60g組成，其中，所 述金屬氧化物混合物由7g氧化銅、9g氧化鐵、5g氧化鋁、9g氧化鎳、Ilg氧化錳、7g氧化鈷 以及12g氧化鋅組成。在室溫下，將5g氫氧化銅、3g氧化銅、4. 5g氫氧化鐵、4g氫氧化鋁、IOg氧化鎳、 12g氧化錳、8g氧化鈷和13g氧化鋅混合，加60mL 0. 9wt%硝酸和1%硫酸溶液，以500轉(zhuǎn)/ 分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌將固體溶解得到金屬離子總濃度為50%的混合溶液；將45g活性炭以500 轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌分散在金屬化合物的混合溶液中8小時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，125°C 干燥6小時(shí)；將得到固體混合物在800°C焙燒，焙燒時(shí)間為8小時(shí)，得到活性炭脫硫催化劑 成品。該催化劑常溫下對(duì)500ppm甲基硫醇的去除率達(dá)到99%。
權(quán)利要求
一種活性炭脫硫催化劑，其特征在于，由載體活性炭30 95重量份和活性組分金屬氧化物混合物5 70重量份組成；其中，所述金屬氧化物混合物由氧化銅1 10重量份、氧化鐵1 11重量份、氧化鋁1 10重量份、氧化鎳1 10重量份、氧化錳1 11重量份、氧化鈷1 9重量份以及氧化鋅1 9重量份組成。
2.權(quán)利要求1所述的活性炭脫硫催化劑的制備方法，其特征在于，具體步驟為 第一步、在室溫條件下，將含銅化合物、含鐵化合物、含鋁化合物、含鎳化合物、含錳化合物、含鈷化合物和含鋅化合物按比例混合，其中，含銅化合物為醋酸銅、氧化銅、氫氧化 銅、硫酸銅和硝酸銅中的一種或兩種以上的混合物，含鐵化合物為氫氧化鐵、氧化鐵、硝酸 鐵和硫酸鐵中的一種或兩種以上的混合物，含鋁化合物為硝酸鋁、硫酸鋁和氫氧化鋁中的 一種或兩種以上的混合物，含鎳化合物為醋酸鎳、氧化鎳、硝酸鎳、硫酸鎳和氫氧化鎳中的 一種或兩種以上的混合物，含錳化合物為醋酸錳、氧化錳、硝酸錳、硫酸錳和氫氧化錳中的 一種或兩種以上的混合物，含鈷化合物為醋酸鈷、氧化鈷、硝酸鈷、硫酸鈷和氫氧化鈷中的 一種或兩種以上的混合物，含鋅化合物為醋酸鋅、氧化鋅、硝酸鋅、硫酸鋅和氫氧化鋅中的 一種或兩種以上的混合物；第二步、將第一步得到的混合物在水、0. l_3wt%鹽酸、0. 1-3襯％硫酸和0. 1-3襯％硝酸 中的一種或兩種以上的混合物中，以50-800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌溶解，得到金屬離子總濃 度為11-50%的混合溶液；第三步、按比例將活性炭以50-800轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速攪拌分散在第二步得到的混合溶液 中2-20小時(shí)，然后將溶液過(guò)濾，洗滌，得到固體混合物，在80-200°C干燥2-20小時(shí)；第四步、將第三步中干燥后的固體混合物在400-1000°C焙燒1-10小時(shí)，得到活性炭脫 硫催化劑。
3.如權(quán)利要求2所述的活性炭脫硫催化劑的制備方法，其特征在于，所得脫硫催化劑 的比表面積為500-5000m2/g。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種活性炭脫硫催化劑及其制備方法。所述的催化劑，由載體活性炭和活性組分金屬氧化物混合物組成；其中，所述金屬氧化物混合物為氧化銅、氧化鐵、氧化鋁、氧化鎳、氧化錳、氧化鈷以及氧化鋅的混合物。其制備方法為將含銅化合物、含鐵化合物、含鋁化合物、含鎳化合物、含錳化合物、含鈷化合物以及含鋅化合物混合；溶解，將活性炭分散在混合溶液中，過(guò)濾，洗滌，干燥，焙燒。本發(fā)明方法簡(jiǎn)單，所得催化劑脫硫效率高。
文檔編號(hào)B01D53/48GK101954284SQ201010289789
公開(kāi)日2011年1月26日 申請(qǐng)日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者丁彬, 俞建勇, 孫剛, 毛雪 申請(qǐng)人:東華大學(xué)