[发明专利]光催化氧化脱除沼气中硫化氢的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化脱除沼气中硫化氢的方法，属于环境催化技术领域。

背景技术

沼气是一种可再生的生物质能源，但未净化沼气中所含硫化氢是一种剧毒、恶臭、腐蚀性的气体，H₂S的臭阙很低，只有0.5ppb，同时具有很强呼吸道和神经毒性，长时间处于300ppmH₂S环境中会导致生命危险，而在2000ppmH₂S环境中只需几分钟。沼气中硫化氢浓度为200-400ppm，因而必须在使用前进行有效地脱硫处理。目前国内常用的沼气脱硫的主要方法有物化法和生物法。物化法包括金属氧化物氧化法、活性炭吸附法、碱液吸收法等，其中使用金属氧化物氧化法和活性炭吸附工艺再生过程复杂且易造成二次污染，碱液吸收法不能循环使用导致成本较高。生物处理工艺目前大都被国外技术垄断，国内目前还没有成型技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种成本低、无二次污染的光催化氧化脱除沼气中硫化氢的方法。

本发明实现其目的所采用的技术方案是：该光催化氧化脱除沼气中硫化氢的方法主要包括如下步骤：

(1)通过水热法合成得到过渡金属改性MCM-41分子筛；

(2)将TiO₂负载在过渡金属改性MCM-41分子筛表面制得催化剂；

(3)将所述催化剂附着在催化床上，后将催化床固定在光催化反应器中；

(4)将空气和沼气的混合气通入到光催化反应器中，在可见光的照射条件下，所述催化剂将混合气中的硫化氢光催化氧化为硫酸盐沉积在催化床上；

(5)净化后的气体由光催化反应器排出。

进一步地，本发明所述过渡金属为Cr和Ce，或者为Cr和Fe，或者为Cr、Ce和Fe。

进一步地，本发明所述步骤(2)得到的催化剂中，过渡金属改性MCM-41分子筛的质量百分含量为75～90％，TiO₂的质量百分含量为10～25％。

进一步地，本发明所述过渡金属改性MCM-41分子筛中，Cr与Si的摩尔比为1∶20～50。

进一步地，本发明所述Ce和Fe的总摩尔数与Cr的摩尔数之比为1∶5～10。

进一步地，本发明所述空气和沼气的混合气中，空气与沼气的体积比为1∶20～50。

进一步地，本发明所述步骤(4)中，将空气和沼气的混合气通入到光催化反应器中时的空塔气速为0.1～1m/min，所述混合气在光催化反应器中的停留时间为1～10min。

进一步地，本发明还包括以下步骤：将沉积有所述硫酸盐的催化床从光催化反应器中取出，在400～500℃的条件下焙烧再生该催化床，最后收集产生的气态产物。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：流程简单、运行成本低、无二次污染。氧化剂为空气中的氧气，大大降低了运行成本；硫化氢被氧化为硫酸盐，避免直接生成二氧化硫造成二次污染物，处理后的沼气达到后续利用要求。而硫酸盐可在一定时期后通过后续的加热分解对产生的二氧化硫进行集中收集处理。此外，催化剂经加热氧化再生，延长了催化剂的使用寿命。

附图说明

图1为本发明光催化氧化脱除硫化氢的光催化反应器的结构示意图。

图中，1、沼气进气管，2、空气进气管，3、催化床，4、光源，5、出气管

具体实施方式

本发明光催化氧化脱除沼气中硫化氢的方法是利用低成本的原料，在可再生的催化剂的催化作用下，将硫化氢氧化为硫酸盐除去。

具体步骤包括以下部分：

1.催化剂的制备