專利名稱：一種用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有毒氣體吸收劑及其制備方法，具體地說是一種用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
磷化氫(PH3)常溫常壓下是一種無色有惡臭味的氣體，主要產(chǎn)生于糧食倉庫熏蒸殺蟲、黃磷生產(chǎn)、鎂粉制備、乙炔生產(chǎn)、次磷酸鈉生產(chǎn)、半導體工業(yè)以及污泥沉積等過程中。磷化氫氣體有劇毒，當空氣中磷化氫含量達到0. 01mg/L時，就會使人中毒，成年人在 0. 05mg/L的濃度下暴露0. 5 1小時就會致死。因此，對含磷化氫氣體必須進行處理才可以排放。磷化氫的凈化方法很多，最常見的有催化氧化法、吸附法、催化分解法以及化學吸收法等。催化氧化法可以有效的處理磷化氫氣體，但由于所需控制的反應條件較多(溫度， 壓力，PH值，催化劑濃度，氣體流速配比等等)，對應的設備也就更復雜，較難實現(xiàn)工業(yè)化。 吸附法雖然也可以有效的凈化磷化氫氣體，但是吸附法普遍存在著以下幾個問題(1)吸附劑的再生工序往往比較復雜。因為吸附劑價格不菲，必須要安排工序?qū)ξ絼┻M行再生， 因此這無疑加大了設備投入。(2)反應條件比較苛刻，通常需要升溫、調(diào)節(jié)pH等，因此需要引入不少附加設備如冷卻器、PH傳感器等。磷化氫分解成單質(zhì)磷目前仍在實驗室研究階段， 具有反應條件苛刻、處理量小的缺點?；瘜W吸收法有著反應條件簡單、工藝條件簡單、易實現(xiàn)工業(yè)化的優(yōu)點。因此常用于糧食、煙草行業(yè)倉儲過程中殺蟲熏蒸尾氣這種小規(guī)模、間歇式的處理。但是目前化學吸收法主要是液相反應，具有吸收容量小、后產(chǎn)物處理麻煩的缺點?！端拇ɑぁ?2005，8(5)，16 20)和《環(huán)境科學與技術(shù)》(2009，32 (10)，87 91) 報道了常見的磷化氫氣體處理方法，都提到了漂白粉法或漂白精法進行處理，但吸收反應均在液相進行，這樣會產(chǎn)生沉淀和大量的廢液，對后期處理造成麻煩；同時由于漂白粉或漂白精溶解度的限制，該吸收劑單位體積的吸收容量會大大減小?！董h(huán)境污染治理技術(shù)與設備》(2003,4(1),30 32)報道了用化學吸收方法對磷化鋁片劑水解熏蒸殺蟲余氣中的PH3進行了化學吸收的凈化處理實驗，選定溶劑X具有較好的吸收效果。但是這種吸收劑仍然為液態(tài)，同樣存在使用時有廢液和沉淀產(chǎn)生，吸收容量小
等弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑及其制備方法，用于對PH3氣體進行凈化處理。所要解決的技術(shù)問題是在確保吸收劑對PH3氣體吸收效果不降低的情況下，提高吸收劑的吸收容量，簡化其后處理程序。本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案本發(fā)明用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的特點在于按質(zhì)量百分比其原料構(gòu)成為氧化劑75-90 %，膨松劑5-20 %，吸附劑0-5 %，防結(jié)塊劑0-2. 5 %，分散劑0-2. 5% ；所述氧化劑為次氯酸鈣或次氯酸鉀；所述次氯酸鈣采用粉末狀或顆粒狀市售漂粉精，有效氯含量60%以上，添加量以漂精粉計；所述膨松劑為木屑或白炭黑；所述吸附劑為顆粒狀活性炭或粉末狀活性炭；所述防結(jié)塊劑為石墨粉；所述分散劑為滑石粉或膩子粉；所述木屑是指鋸末或刨花粉碎后的粉末。本發(fā)明用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的制備方法，是通過等量倍增法攪拌混合得到的，其特點在于按以下步驟操作常溫常壓下向攪拌器中加入吸附劑、防結(jié)塊劑和分散劑，攪拌均勻后得混合料a， 向混合料a中分多次加入膨松劑，每次加入的膨松劑的體積和攪拌器中物料的體積相等， 每次加入膨松劑后都以10-50轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌3-15分鐘，直至膨松劑全部加完得混合料b ；向混合料b中分多次加入氧化劑，每次加入的氧化劑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入氧化劑后都以10-50轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌3-15分鐘，直至氧化劑全部加完再以10-50轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10-30分鐘，得復合固體吸收劑。所述的攪拌器是指常用的固體粉末攪拌器。本復合固體吸收劑與待處理氣體中的磷化氫成分發(fā)生氧化-還原反應，生成對環(huán)境無害的固體焦磷酸鹽或磷酸氫鹽。其中固體氧化劑粉末是主要成分，以其氧化性將氣態(tài)的磷化氫反應生成固態(tài)的無害物質(zhì)；膨松劑的加入是為了提供較好的氣體穿過性能，降低氣體穿過吸收劑層的阻力；加入吸附劑是為了吸附磷化氫成分截形成高濃區(qū)，再與氧化劑反應形成吸附-反應協(xié)同作用，以避免氧化反應不充分造成的氣體吸收不完全；加入防結(jié)塊劑可避免在吸收劑吸潮結(jié)塊而增加氣體穿透阻力，以提高吸收效果和吸收速度；加入分散劑使得氧化劑和膨松劑、吸附劑、防結(jié)塊劑分散均勻。等量倍增法制備過程中，物料是分次加入的，每次加入時原物料與新加入物料的體積都相等，這樣在攪拌過程中更容易均勻，可以避免局部物料分散不均，得到的吸收劑質(zhì)
量更好。為了測試本復合固體吸收劑的吸收能力和吸收效果，將復合固體吸收劑定量裝入反應器中通入含磷化氫氣體的空氣，調(diào)節(jié)固體吸收劑的裝填高度約為8cm，使氣體在填料中的停留時間不少于1. 5秒，以轉(zhuǎn)子流量計記錄通過的氣體流量，以磷化氫檢測儀測定反應器進出口磷化氫的濃度，在進出口引出測壓點以U型管壓差計測定氣體穿過吸收劑的壓差。本復合固體吸收劑具有體積小，重量輕，吸收效果好，氣體易于穿過，產(chǎn)物便于后處理等優(yōu)點。與《四川化工》0005,8(5)，16 20)和《環(huán)境科學與技術(shù)》(2009,32(10), 87 91)以及《環(huán)境污染治理技術(shù)與設備》0003，4(1)，30 32)等報到方法相比，免去了液體吸收劑吸收后的沉淀、晾干等繁瑣的處理過程，固體廢棄物可直接拋棄，后處理簡單， 對環(huán)境不造成二次污染，吸收容量大，儲運方便。四

圖1、圖2是本發(fā)明制備的復合固體吸收劑吸收磷化氫氣體后的吸收劑殘渣的XPS 檢測譜圖。
五具體實施例方式以下通過實施例進一步詳細說明本發(fā)明本發(fā)明固體吸收劑的制備方法。實施例1 本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為次氯酸鉀75份，木屑20份，活性炭粉末2份，石墨粉1份，滑石粉2份；本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑是通過等量倍增法攪拌混合得到的，具體操作步驟如下常溫常壓下向攪拌器中加入活性炭粉末、石墨粉和滑石粉，攪拌均勻后得混合料 a，向混合料a中分多次加入木屑，每次加入的木屑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入木屑后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至木屑全部加完得混合料b ；向混合料b中分多次加入次氯酸鉀，每次加入的次氯酸鉀的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入次氯酸鉀后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至次氯酸鉀全部加完再以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌20分鐘，得復合固體吸收劑。將本實施例制備的復合固體吸收劑全部投入到吸收器中，通入含磷化氫氣體濃度為800ppm的氣體，流量為200L/h，氣體在吸收劑中的流速約為0. 05m/s，可保持10小時在出口處的氣體磷化氫成分的含量不高于0. 2ppm，且在該流速下，氣體流經(jīng)填料層的壓降為 100Pa/cm。由此可見，該吸收劑對磷化氫氣體的吸收容量較高，而且氣體穿透阻力也較小。實施例2 本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為漂粉精85份，木屑10份，活性炭粉末5份；本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑是通過等量倍增法攪拌混合得到的，具體操作步驟如下常溫常壓下向攪拌器中加入活性炭粉末攪拌均勻后得混合料a，向混合料a中分多次加入木屑，每次加入的木屑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入木屑后都以 30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至木屑全部加完得混合料b ；向混合料b中分多次加入漂粉精，每次加入的漂粉精的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入漂粉精后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至漂粉精全部加完再以 30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌20分鐘，得復合固體吸收劑。將本實施例制備的復合固體吸收劑全部投入到吸收器中，通入含磷化氫氣體濃度為800ppm的氣體，流量為200L/h，氣體在吸收劑中的流速約為0. 05m/s，可保持8小時在出口處的氣體中磷化氫的含量不高于0. 2ppm，而且在該流速下，氣體流經(jīng)填料層的壓降為 100Pa/cm。由此可見，該吸收劑對磷化氫氣體的吸收容量較高，而且氣體穿透阻力也較小。實施例3
本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為漂粉精75份，木屑20份，石墨粉2. 5份，滑石粉2. 5份；本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑是通過等量倍增法攪拌混合得到的，具體操作步驟如下常溫常壓下向攪拌器中加入石墨粉和滑石粉，攪拌均勻后得混合料a，向混合料a 中分多次加入木屑，每次加入的木屑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入木屑后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至木屑全部加完得混合料b ；向混合料b中分多次加入漂粉精，每次加入的漂粉精的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入漂粉精后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至漂粉精全部加完再以 30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌20分鐘，得復合固體吸收劑。將本實施例制備的復合固體吸收劑全部投入到吸收器中，通入含磷化氫氣體濃度為800ppm的氣體，流量為200L/h，氣體在吸收劑中的流速約為0. 05m/s，可保持6小時在出口處的氣體中磷化氫的含量不高于0. 2ppm，且在該流速下，氣體流經(jīng)填料層的壓降為 70Pa/cm。由此可見，該吸收劑對磷化氫氣體的吸收容量較高，而且氣體穿透阻力也較小。實施例4 本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為漂粉精80份，白炭黑15g，活性炭粉末2. 5g，石墨粉0. 5g，滑石粉2g ；本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑是通過等量倍增法攪拌混合得到的，具體操作步驟如下常溫常壓下向攪拌器中加入活性炭粉末、石墨粉和滑石粉，攪拌均勻后得混合料 a，向混合料a中分多次加入白炭黑，每次加入的白炭黑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入白炭黑后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至白炭黑全部加完得混合料 b；向混合料b中分多次加入漂粉精，每次加入的漂粉精的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入漂粉精后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至漂粉精全部加完再以 30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌20分鐘，得復合固體吸收劑。將本實施例制備的復合固體吸收劑全部投入到吸收器中，通入含磷化氫氣體濃度為800ppm的氣體，流量為200L/h，氣體在吸收劑中的流速約為0. 05m/s，可保持8小時在出口處的氣體中磷化氫的含量不高于0. 2ppm，而且在該流速下，氣體流經(jīng)填料層的壓降為 70Pa/cm。由此可見，該吸收劑對磷化氫氣體的吸收容量較高，而且氣體穿透阻力也較小。實施例5 本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為漂粉精90份，木屑5份，活性炭粉末2. 5份，石墨粉1. 5份，膩子粉1份；本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑是通過等量倍增法攪拌混合得到的，具體操作步驟如下常溫常壓下向攪拌器中加入活性炭粉末、石墨粉和膩子粉，攪拌均勻后得混合料 a，向混合料a中分多次加入木屑，每次加入的木屑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入木屑后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至木屑全部加完得混合料b ；向混合料b中分多次加入漂粉精，每次加入的漂粉精的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入漂粉精后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至漂粉精全部加完再以 30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌20分鐘，得復合固體吸收劑。將本實施例制備的復合固體吸收劑全部投入到吸收器中，通入含磷化氫氣體濃度為800ppm的氣體，流量為200L/h，氣體在吸收劑中的流速約為0. 05m/s，可保持10小時在出口處的氣體中磷化氫的含量不高于0. 2ppm，而且在該流速下，氣體流經(jīng)填料層的壓降為 140Pa/cm。實施例6 本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為漂粉精88份，木屑10份，石墨粉0. 5份，滑石粉1. 5份；本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑是通過等量倍增法攪拌混合得到的，具體操作步驟如下常溫常壓下向攪拌器中加入石墨粉和滑石粉，攪拌均勻后得混合料a，向混合料a 中分多次加入木屑，每次加入的木屑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入木屑后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至木屑全部加完得混合料b ；向混合料b中分多次加入漂粉精，每次加入的漂粉精的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入漂粉精后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至漂粉精全部加完再以 30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌20分鐘，得復合固體吸收劑。將本實施例制備的復合固體吸收劑全部投入到吸收器中，通入含磷化氫氣體濃度為800ppm的氣體，流量為200L/h，氣體在吸收劑中的流速約為0. 05m/s，可保持7小時在出口處的氣體中磷化氫的含量不高于0. 2ppm，而且在該流速下，氣體流經(jīng)填料層的壓降為 100Pa/cm。實施例7 本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的原料按質(zhì)量份數(shù)構(gòu)成為漂粉精88. 5份，白炭黑10份，石墨粉0. 5份，滑石粉1份；本實施例中用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑是通過等量倍增法攪拌混合得到的，具體操作步驟如下常溫常壓下向攪拌器中加入石墨粉和滑石粉，攪拌均勻后得混合料a，向混合料a 中分多次加入白炭黑，每次加入的白炭黑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入白炭黑后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至白炭黑全部加完得混合料b ；向混合料b中分多次加入漂粉精，每次加入的漂粉精的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入漂粉精后都以30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10分鐘，直至漂粉精全部加完再以 30轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌20分鐘，得復合固體吸收劑。將本實施例制備的復合固體吸收劑全部投入到吸收器中，通入含磷化氫氣體濃度為800ppm的氣體，流量為200L/h，氣體在吸收劑中的流速約為0. 05m/s，可保持7小時在出口處的氣體中磷化氫的含量不高于0. 2ppm，而且在該流速下，氣體流經(jīng)填料層的壓降為 100Pa/cm。將實施例1-7吸收磷化氫氣體后的固體物質(zhì)殘渣經(jīng)X射線光電子能譜分析XPS檢測(如圖1所示)，確定殘渣中的磷元素存在形式為焦磷酸鹽(如Ca2P2O7或K4P2O7),或磷酸氫鹽(如CaHPO4或K2HPO4)。XPS的Ca存在兩個峰，其中有一個是Ca2p峰，是發(fā)明人考察的；另一個是Cak峰，并不考察它，但是在圖上是存在的。這類物質(zhì)對環(huán)境無任何毒害，可以隨意拋棄；甚至可以回收，作為合成含磷肥料的原料使用。
權(quán)利要求
1.一種用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑，其特征在于按質(zhì)量百分比其原料構(gòu)成為氧化劑75-90 %，膨松劑5-20 %，吸附劑0-5 %，防結(jié)塊劑0-2. 5 %，分散劑0-2. 5 % ；所述氧化劑為次氯酸鈣或次氯酸鉀； 所述膨松劑為木屑或白炭黑； 所述吸附劑為顆粒狀活性炭或粉末狀活性炭； 所述防結(jié)塊劑為石墨粉； 所述分散劑為滑石粉或膩子粉。
2.如權(quán)利要求1所述的用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑的制備方法，是通過等量倍增法攪拌混合得到的，其特征在于按以下步驟操作常溫常壓下向攪拌器中加入吸附劑、防結(jié)塊劑和分散劑，攪拌均勻后得混合料a，向混合料a中分多次加入膨松劑，每次加入的膨松劑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入膨松劑后都以10-50轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌3-15分鐘，直至膨松劑全部加完得混合料b ； 向混合料b中分多次加入氧化劑，每次加入的氧化劑的體積和攪拌器中物料的體積相等，每次加入氧化劑后都以10-50轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌3-15分鐘，直至氧化劑全部加完再以10-50轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌10-30分鐘，得復合固體吸收劑。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于處理磷化氫氣體的復合固體吸收劑及其制備方法，其中復合固體吸收劑的原料按質(zhì)量百分比構(gòu)成為氧化劑75-90％，膨松劑5-20％，吸附劑0-5％，防結(jié)塊劑0-2.5％，分散劑0-2.5％；本復合固體吸收劑是通過等量倍增法攪拌混合得到的。本發(fā)明復合固體吸收劑為磷化氫氣體專用吸收劑，具有吸收效率高、吸收容量大、氣體易透過、易儲運等優(yōu)點，吸收完成后的固體殘渣易處理或可作為磷肥原料使用，無二次污染。
文檔編號B01D53/46GK102240499SQ20111019858
公開日2011年11月16日 申請日期2011年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月15日
發(fā)明者田琳 申請人:田琳