一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法
阅读说明：本技术 一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法 (Preparation method of desulfurizer for purifying low-concentration carbonyl sulfide ) 是由 周鹏翔 李彬 宁平 李建军 齐佳敏 杨迪 于 2021-09-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法,该方法包括：(1)选取赤泥、改性助剂作为原料；(2)将用水溶解的改性助剂倒入预处理后的赤泥中并在搅拌均匀；将容器放入水浴锅内进行磁力搅拌蒸发；(3)将赤泥和改性助剂混合物置于60℃的真空干燥箱中干燥2h；(4)将干燥后的混合物研磨后置于管式炉中,在氮气氛围下以每分钟5℃的升温速率升温至400-500℃并恒温8-16小时,焙烧完成后在炉内冷却至室温；(5)将焙烧后的混合物用压片机压片,破碎后过40-60目筛,得到脱硫剂成品。本发明既可以减少赤泥对环境的污染,又可以对含低浓度的羰基硫体进行脱硫处理,以废治废,达到降低废气净化成本的目的,实现了大宗固废物的资源化循环利用。(The invention discloses a preparation method of a desulfurizer for purifying low-concentration carbonyl sulfide, which comprises the following steps: (1) selecting red mud and a modification auxiliary agent as raw materials; (2) pouring the modified auxiliary dissolved by water into the pretreated red mud and uniformly stirring; putting the container into a water bath kettle for magnetic stirring and evaporation; (3) placing the mixture of the red mud and the modification auxiliary agent in a vacuum drying oven at 60 ℃ for drying for 2 h; (4) grinding the dried mixture, placing the ground mixture in a tube furnace, heating the mixture to 400-500 ℃ at a heating rate of 5 ℃ per minute in a nitrogen atmosphere, keeping the temperature for 8-16 hours, and cooling the mixture to room temperature in the furnace after roasting is finished; (5) and tabletting the roasted mixture by using a tabletting machine, crushing, and sieving by using a 40-60-mesh sieve to obtain a finished product of the desulfurizer. The invention can reduce the pollution of the red mud to the environment, and can also carry out desulfurization treatment on carbonyl sulfide with low concentration, so as to treat waste with waste, achieve the purpose of reducing the purification cost of waste gas, and realize the recycling of a large amount of solid waste.)
技术领域
本发明涉及一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法，属于吸附剂技术领域。
背景技术
羰基硫(COS)是一种无色无味的有毒性气体，分子结构与二氧化碳相似，为直线型结构，微溶于水，但易溶于有机溶剂。COS分子具有弱酸性，化学性质相对比较稳定，但在一定条件下，也具有一定的反应活性，可以发生氧化、水解、加氢还原等化学反应。
目前COS脱硫的技术主要分为干法和湿法。其中干法操作方便，且脱硫精度高、投资消耗少，在设备运行时阻力小，二次污染较小。因此，干法脱硫技术在低浓度COS净化中将会受到重视。在实际COS脱硫剂的应用中，吸附法、氧化法、催化水解法和加氢还原法是四种主要干法脱COS方法。吸附法脱硫的特点是操作简单、脱硫率高、副反应少，但未改性的多孔材料对COS的吸附量有限，需要对原材料进行改性才有可能达到工业应用上的要求；氧化法去除COS的基本原理是将COS氧化为SO2，后将SO2去除，脱硫率较高，但对于低浓度COS的处理效果欠佳；催化水解法脱除COS原理是先将COS转化为H2S，再用一般方法脱除H2S，达到脱除COS的目的，催化水解法的反应温度低，且不消耗原料气、副反应较少，广受科研工作者的关注；加氢还原法是利用还原剂(如H2等)将COS转化为H2S，与催化水解法相似，属于间接脱除COS的方法。
鉴于以上情况，有必要研究一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的问题，提供一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法，制备出的脱硫剂既可以减少赤泥对环境的污染，又可以对含低浓度COS的气体进行脱硫处理，以废治废，达到降低废气净化成本、废物资源化的目的。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)配料：选取赤泥、改性助剂作为原料，所述改性助剂质量为赤泥质量的0％～5％；
(2)过量浸渍：将赤泥进行预处理，将改性助剂加入水中进行溶解，待改性助剂溶解后倒入预处理后的赤泥并在容器内搅拌均匀；将容器放入水浴锅内进行磁力搅拌蒸发至赤泥和改性助剂混合物呈块状；
(3)干燥：将呈块状的赤泥和改性助剂混合物置于60℃的真空干燥箱中干燥2h，去除水分；
(4)焙烧：将干燥后的混合物研磨后置于管式炉中，在氮气氛围下以每分钟5℃的升温速率升温至400-500℃并恒温8-16小时，焙烧完成后在炉内冷却至室温；
(5)压片：将焙烧后的混合物用压片机压片，破碎后过40-60目筛，得到脱硫剂成品。
由于采用上述方法，赤泥中含有丰富的钙、铁、铝氧化物，也具有较强的碱性，可以对低浓度的羰基硫产生很好的吸附效果，该方法利用了工业废弃—赤泥为原料，制成了可以再次利用的低浓度羰基硫固体脱硫剂，具有高环保性、高经济性，符合国家固废资源化的政策导向，达到了以废治废和废物资源化利用的目的。
优选地，所述步骤(1)中改性助剂为聚乙二醇。
优选地，所述步骤(2)中在水浴锅内进行磁力搅拌蒸发为：在25℃下磁力搅拌8-16h后，将温度调整为40℃，磁力搅拌蒸发至赤泥和改性助剂混合物呈块状。
优选地，所述步骤(2)中的赤泥预处理为；先将赤泥烘干，再将烘干后赤泥的研磨并过200目筛。
优选地，所述聚乙二醇分子量为2000-6000。
优选地，所述步骤(2)中改性助剂与水的固液比为1:5-8。综上所述，本发明的有益效果是：
1、本发明以氧化铝厂的赤泥固废为主要原料，改性助剂选择聚乙二醇，通过将烘干赤泥研磨过筛后，加入一定量聚乙二醇后搅拌充分，加水将溶解的聚乙二醇倒入赤泥，搅拌均匀，在水浴锅中磁力搅拌蒸干，用过量浸渍的方法将聚乙二醇负载到赤泥表面，同时将赤泥中的路易斯碱重新均匀分布；烘干后高温焙烧，调整赤泥成分的晶相，压片过筛后制成COS固体脱硫剂。本发明既可以减少赤泥对环境的污染，又可以对含低浓度的羰基硫体进行脱硫处理，以废治废，达到降低废气净化成本的目的，实现了大宗固废物的资源化循环利用。
2、本发明利用工业废弃物赤泥为原料制得的脱硫剂，对低浓度的羰基硫产生很好的吸附效果，具有高环保性、高经济性，符合国家固废资源化的政策导向，达到了以废治废和废物资源化利用的目的。
附图说明
图1为本发明的制备工艺流程图；
图2为赤泥的不同处理方式对脱硫剂的脱硫效率影响图；
图3为改性助剂及其不同质量对脱硫剂脱硫效率的影响图；
图4为不同焙烧温度对脱硫剂脱硫效率的影响图；
图5为不同焙烧时间对脱硫剂脱硫效率的影响图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图来详细描述根据本发明的一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法。
赤泥(RM)根据生产方式不同，可分为烧结法赤泥、拜耳法赤泥和联合法赤泥。赤泥具有碱性强、产量大、粒度较细的特点，一般钙、铝、铁氧化物含量丰富。目前，赤泥的后续处置较为困难，通常采用露天堆存的方式，这种方式对于土地的损害很大，而且对于大气和水源等也会造成污染。对赤泥进行综合化利用，变害为利，变废为宝，是一种既蕴含经济利益，也符合环境效益的方法。以下实施例的制备方法将赤泥作为主要原料之一。
实施例1
根据本发明的一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g放入搅拌容器中，聚乙二醇为0g，将25ml水倒入赤泥中，搅拌均匀得赤泥和水混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌使混合物蒸发呈块状。
(4)将块状赤泥放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于400℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的赤泥用压片机压片，过40-60目筛，制成赤泥基脱硫剂。
取制备好的赤泥基脱硫剂0.45g，装入固定床反应器中，内径6mm，体积空速10000h-1，反应压力为常压，反应温度80℃，反应相对湿度3.60％，COS含量为100ppm的条件下，COS去除率为大于90％。
对照组1
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥0.45g，用压片机压片，过40-60目筛，制成赤泥基脱硫剂。
对照组2
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，放入60℃真空干燥箱中烘干2h，放入管式炉，在氮气氛围下于400℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(3)将焙烧后的脱硫剂用压片机压片，过40-60目筛，制成赤泥基脱硫剂。
(4)将赤泥加入一定量的水，经搅拌、干燥后，压片制成赤泥基脱硫剂，与对照组1中的赤泥未经焙烧和搅拌制成赤泥基脱硫剂，及与对照组2中的赤泥制成赤泥在氮气氛围下于400℃焙烧8h，但未经搅拌制成赤泥基脱硫剂做比较，如图2所示，发明人发现，本实施例1制备方法制备出的脱硫剂脱硫效率远高于对照组1和对照组2。发明人经过大量实验意外发现，是否进行赤泥浸渍，能直接影响脱硫效率。
实施例2
本实施例所述的一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴锅中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于400℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成脱硫剂。
取制备好的脱硫剂0.45g，装入固定床反应器中，内径6mm，体积空速10000h-1，反应压力为常压，反应温度80℃，反应相对湿度3.60％，COS含量为100ppm的条件下，羰基硫(COS)去除率为大于90％。
对照组1
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.25g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入容器，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌至混合物呈块状。
(4)将呈块状的混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于400℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成赤泥基脱硫剂。
对照组2
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.15g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌得混合物。
(3)将磁力转子放入容器，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于400℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成脱硫剂。
对照组3
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.025g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入容器，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于400℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成赤泥基脱硫剂。
对照组4
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0g，将25ml水倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入容器，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于400℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成脱硫剂。
如图3所示，发明人发现，聚乙二醇(PEG)的量或多或少都会影响脱硫剂的脱硫效率。
实施例3
本实施例所述的一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于500℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成脱硫剂。
取制备好的赤泥基脱硫剂0.45g，装入固定床反应器中，内径6mm，体积空速10000h-1，反应压力为常压，反应温度80℃，反应相对湿度3.60％，COS含量为100ppm的条件下，COS去除率为大于99％。
对照组1
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于350℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成脱硫剂。
对照组2
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于400℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成赤泥基脱硫剂。
对照组3
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于450℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成脱硫剂。
对照组4
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于550℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成脱硫剂。
如图4所示，发明人发现，焙烧温度的高低直接影响脱硫剂的脱硫效率。
实施例4
本实施例所述的一种用于低浓度羰基硫净化的脱硫剂的制备方法，具体步骤如下：
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于500℃焙烧8h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成脱硫剂。
取制备好的赤泥基脱硫剂0.45g，装入固定床反应器中，内径6mm，体积空速10000h-1，反应压力为常压，反应温度80℃，反应相对湿度3.60％，COS含量为100ppm的条件下，COS去除率为大于99％。
对照组1
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于500℃焙烧4h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成赤泥基脱硫剂。
对照组2
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于500℃焙烧12h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成赤泥基脱硫剂。
对照组3
(1)将赤泥放入105℃烘箱中烘干，过200目筛，存放备用。
(2)称量赤泥5g，聚乙二醇0.05g，将聚乙二醇溶于25ml水中，倒入赤泥，搅拌均匀得混合物。
(3)将磁力转子放入盛有混合物的容器中，将容器放入水浴中，在水浴25℃下磁力搅拌12h，再将水浴温度调整为40℃，磁力搅拌直至混合物蒸干呈块状。
(4)将块状混合物放入60℃真空干燥箱中烘干2h，研磨后放入管式炉，在氮气氛围下于500℃焙烧16h，在管式炉中冷却至室温。
(5)将焙烧后的混合物用压片机压片，过40-60目筛，制成赤泥基脱硫剂。
如图5所示，发明人发现，焙烧时间的长短直接影响脱硫剂的脱硫效率。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专利的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述提示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明方案的范围内。
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