[发明专利]一种以赤泥废渣为活性原料的脱硫剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种以赤泥废渣为活性原料的脱硫剂及其制备方法和应用，该催化剂以核桃壳粉料、秸秆纤维、氧化锌粉料、成型剂溶液以及制铝工业提取氧化铝时排出的污染性赤泥废渣制备成多孔陶瓷基脱硫剂。将赤泥废渣、核桃壳粉料、秸秆纤维、氧化锌粉料和成型剂溶液经粉碎、配料、造粒、成型、煅烧等工艺制备成一种绿色高硫容、低成本的多孔陶瓷基脱硫剂。本发明脱硫剂不仅能够实现赤泥、核桃壳和秸秆纤维三种废弃物的资源化利用，彻底解决赤泥废渣中的重金属污染，而且吸附脱除低浓度H₂S精度高、效率高，适用范围广，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明提供一种以赤泥废渣为活性原料的多孔陶瓷基脱硫剂及其制备方法，属废弃产品资源化利用和环境新材料领域。

背景技术

中国作为世界第一大氧化铝生产国，每年排放的赤泥高达上亿吨。赤泥的露天堆放作为目前氧化铝生产企业的主要处置方式，其处置成本约占氧化铝产品产值的5%，同时赤泥也没有得到任何有效的利用。赤泥主要化学元素有钙、硅、铝、铁、钠、钛和少量的镁、钾、硫，也有极微量的锰、锌、铜、铬、铅重金属元素，堆存过程中如产生渗漏进入地下水、地表水等水体，可形成沉淀物、悬浮物、可溶物，造成重金属污染，水体的pH值上升等不良生态影响。目前，堆存量不断增大的赤泥所造成的经济和环境问题，已使赤泥综合利用成为铝工产业发展过程中一项亟需解决的难题。专利CN201810204108.0公开的以赤泥作为一种矿物原料，将其应用于砂土地层注浆加固等领域。这种处置方式虽然能够解决赤泥的批量应用问题，但经济价值较低，同时并不能解决注浆材料遇水渗透出重金属污染的问题。专利CN201310407079.5公开的以赤泥为原料制备赤泥基聚合物光催化剂，进行光催化分解水制氢。虽然能够解决赤泥原料的完全利用，但催化剂每次使用后都需再次分离，且制氢速率较低。专利CN201510802366.5公开的以赤泥为原料制备得到一种赤泥基铁系催化剂，并将其应用于甲烷裂解制氢。此种方法虽然能够充分利用赤泥中具有催化及助催化功能的矿物组成，但制备催化剂时不仅需要对赤泥进行酸溶处理，会造成二次污染，因此无法解决赤泥的规模化应用问题。因此，赤泥废渣的处置不仅需要提高规模化利用的经济价值，同时还需要考虑到赤泥废渣中的重金属污染以及制备催化剂时的二次污染问题。

与此同时，我国作为农业大国，每年可生成7亿多吨秸秆，成为“用处不大”但必须处理掉的“废弃物”，而农作物秸秆属于农业生态系统中一种十分宝贵的生物质能资源。因此，提高稻和麦等农作物秸秆的综合开发利用及其利用率对于促进农民增收、环境保护、资源节约以及农业经济可持续发展具有重要意义。另外，核桃壳粉料作为水质净化过滤材料，目前广泛应用于油田、化工、制革等工业污水处理及城市给水排水工程。但核桃壳粉料作为过滤材料使用次数有限，其过滤性能降低后依然会产生大量的固体废弃物。因此，提高核桃壳粉料的资源利用价值和彻底解决其固体废弃物污染成为一项具有重要研究意义的课题。

H₂S气体作为主要的大气污染物之一，具有污染范围广、危害大等特点。工业排放废气中所含的H₂S气体，不仅会引起管道和催化剂的中毒、致使工艺条件恶化、设备腐蚀，而且会造成严重的环境污染问题，甚至危害人类的安全健康。当前，针对H₂S的治理方案存在干法和湿法两种。其中干法脱硫以精度高、工艺简单、操作维护方便得到广泛的应用，尤其适用于低浓度、大气量场合。目前市场上常用的干法脱硫技术有氧化铁法、氧化锌法、锰矿法、分子筛法等。专利CN201711321654.4用硅藻土浸渍硝酸铜溶液，煅烧制备了一种CuO硅藻土脱硫剂，能够同时脱除煤烟气中的Hg和H₂S。该催化剂工艺简单、成本低廉，但H₂S脱除率95%仅能达到粗脱硫标准，限制了应用范围。专利CN201811446537.5公开了一种通过高温活化、碱液处理、离子置换得到的分子筛催化剂，能将H₂S浓度控制在1ppm以下，实现H₂S的高精度脱除。但穿透硫容仅6.34%，限制了该催化剂的使用空间。

发明内容