[发明专利]一种氧化锰-氧化锌多孔脱硫剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种氧化锰‑氧化锌多孔脱硫剂及其制备方法，属于脱硫剂制备领域。制备方法如下：将二氧化硅、聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮溶于有机溶剂中，得到纺丝液，经静电纺丝得到PAN/PVP/SiO₂复合纤维膜；将PAN/PVP/SiO₂复合纤维膜进行微波碳化处理，将得到的二氧化硅/碳纳米纤维利用氢氧化钠溶液进行刻蚀，得到多孔碳纳米纤维；之后经高锰酸钾活化后，与氨水、六亚甲基四胺、硝酸锌进行水热反应，即得氧化锰‑氧化锌多孔脱硫剂。本发明的脱硫剂具有优异的初硫容，且经循环再生后依然表现出优异的脱硫效果，同时工艺路线简单、易于实施，可满足工业化生产要求。

技术领域

本发明涉及脱硫剂制备领域，特别是涉及一种氧化锰-氧化锌多孔脱硫剂及其制备方法。

背景技术

煤炭是世界上最丰富的化石燃料资源，煤的清洁转化利用是符合人类可持续发展目标的重要能源技术，煤气脱硫是提高能源利用效率的关键。煤气中硫化物(H₂S)的存在不仅会腐蚀设备及管道，还会导致后续处理工艺中催化剂中毒，同时含硫煤气排放到大气中还会造成严重的环境污染，因此，高效脱硫是实现煤炭清洁高效转化的重要前提。

目前，气体脱硫技术主要分为干法脱硫和湿法脱硫两大类，干法脱硫相对于湿法脱硫而言，具有脱硫精度高、操作简便的优势，主要用于气体的精细化脱硫。大量研究表明，以氧化锌为活性组分的脱硫剂相对于其他金属氧化物脱硫剂在脱硫效率方面表现更为优异，这是由于氧化锌和硫化氢的反应在热力学上更具优势，可与H₂S反应生成金属硫化物实现脱硫，显著降低煤气中H₂S的含量。

在利用脱硫剂对煤气进行脱硫的过程中，金属氧化物活性成分与H₂S反应生成金属硫化物，而由于硫原子体积比氧原子体积大，会导致金属硫化物占据比金属氧化物更大的空间，因此，反应中极易使传统脱硫剂因氧硫置换产生内部体积膨胀，引起脱硫剂结构坍塌及空隙堵塞，显著影响脱硫效果。并且，现有技术通常采用沉淀法及混捏法制备脱硫剂，该工艺制备的脱硫剂存在活性组分分布不均匀、比表面积小、空隙结构不发达等缺陷，难以满足高效脱硫的实际需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化锰-氧化锌多孔脱硫剂及其制备方法，以解决上述现有技术存在的问题，保证脱硫剂对煤气的高效脱硫效果。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种氧化锰-氧化锌多孔脱硫剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将二氧化硅、聚丙烯腈和聚乙烯吡咯烷酮溶于有机溶剂中，得到纺丝液，然后经静电纺丝得到PAN/PVP/SiO₂复合纤维膜；

(2)将所述PAN/PVP/SiO₂复合纤维膜进行微波碳化处理，得到二氧化硅/碳纳米纤维，然后利用氢氧化钠溶液进行刻蚀，得到多孔碳纳米纤维；

(3)将多孔碳纳米纤维进行高锰酸钾活化，然后与氨水、六亚甲基四胺、硝酸锌进行水热反应，得到所述氧化锰-氧化锌多孔脱硫剂。

进一步地，所述聚丙烯腈、聚乙烯吡咯烷酮和二氧化硅的质量为8：8：8-32。

进一步地，所述微波碳化处理如下：首先在空气条件下，以5℃/min的升温速率加热到220-280℃保温2h，然后在氮气条件下，以2℃/min的升温速率加热到500-800℃保温1-2.5h。

进一步地，所述高锰酸钾活化时的温度为20-60℃，活化时间为30min。

进一步地，所述水热反应的温度为90℃，时间为24h。

本发明还提供上述制备方法制得的氧化锰-氧化锌多孔脱硫剂。

本发明公开了以下技术效果：