[发明专利]用于脱除低浓度二硫化碳的负载型污泥基催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于脱除低浓度二硫化碳的负载型污泥基催化剂的制备方法，属于大气污染控制领域。具体地说是一种以污泥基活性炭为载体，通过超临界方法负载金属，用于低浓度CS₂脱除的负载型污泥基催化剂的制备方法。

背景技术

CS₂广泛存在于大气环境中，在工业生产和使用过程中排放到大气环境，会对环境和人体造成严重的污染和危害。工业生产中微量的CS₂对催化剂有毒害作用，使其催化效果和使用寿命受到严重的影响。CS₂还会通过缓慢的水解反应生成硫化氢，腐蚀生产设备，不仅给工业生产带来了很大的经济损失，而且增加了设备投资和产品成本。同时CS₂的吸入对人类身体健康存在极大的危害。

一般情况下，CS₂的脱除可以使用干法脱硫。干法脱硫技术是利用催化剂或吸附剂将CS₂直接脱除或者转化后再脱除的过程。干法脱硫精度高、投资和操作费用较低、基本上没有动力消耗，当原料气含硫量较低或气体流量较小时，干法脱硫的效果较为理想。CS₂脱除可采用催化水解的方法，将其水解为CO₂和H₂S。

催化水解法脱除CS₂的原理是： CS₂在催化剂上与水蒸气反应转化成H₂S，然后H₂S在后续工段上被脱除。催化水解的反应温度一般低于300℃，并且能耗较低，副反应较少，且大部分原料气中含有水解过程所需的水蒸气和氧气。与此同时，低温催化水解CS₂的过程可避免原料气裂解、甲烷化等副反应的发生，所以该法成为目前脱除CS₂研究领域中的热点之一。污泥活性炭的来源较为广泛，例如污水处理厂污泥、湖塘底泥等等。同时，利用活性炭脱除大气污染物的研究也有很多，并且取得了较好的效果。由于污泥基活性炭的低制作成本、对大气污染物的高处理效率，使得污泥基活性炭的研究受到越来越多的关注。由于当前环境受到污染物的影响，所以绿色环保是十分重要的。因此污泥基活性炭在催化脱除污染物方面的前景是十分广阔的。

中国专利CN 103601184A公开了“用污水厂污泥制备活性炭的方法”的发明。该发明所涉及活性炭是将污水厂取回的含水率较高的污泥通过磷酸活化而制成。该催化剂具有较高的亚甲基蓝吸附值，但是主要用于污水中CODcr的脱除，并没有进行改性。本发明所涉及的负载型污泥基催化剂能高效地脱除CS₂。

目前，关于用超临界方法制备的负载型污泥基催化剂水解催化CS₂的工艺方法未见到报道。

目前脱除CS₂的催化剂有椰壳基负载型催化剂、核桃壳基负载型催化剂、煤质活性炭催化剂、类水滑石催化剂、氧化铝基负载型催化剂、氧化钛基负载型催化剂和其他金属氧化物基催化剂。这些催化剂中，以椰壳和核桃壳活性炭为载体的催化剂受到农作物生长时间和产地的限制，不是随时都能取得作为原材料；由于可持续发展战略和循环经济政策，以煤制备活性炭已经受到制约。氧化铝基催化剂的抗硫性能较弱（容易造成催化剂失活）；虽然氧化钛催化剂有较高的抗硫性能和去除效果，但是成本高昂，不适宜大规模使用。

发明内容

本发明提供一种用于脱除低浓度二硫化碳的负载型污泥基催化剂的制备方法。该负载型污泥基催化剂不仅能催化水解脱除低浓度CS₂，还能有效解决资源化回收利用的问题。该工艺方法具体原理如下：

采用负载型污泥基催化剂，借助烟气中微量水蒸气和O₂，使CS₂催化水解为H₂S。催化剂工作温度为：50~100℃，CS₂脱除效率：高于90%。主要反应如下：

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本发明方法的具体步骤如下：

（1）将取回的污泥自然风干，然后放入105℃的烘箱中干燥，破碎至粒径小于1cm；

（2）将破碎后的干污泥在400~800℃的管式炉中氮气保护炭化1~3小时，然后将炭化料研磨、筛分至粒径为40~60目；

（3）按质量比1:1~5的比例在筛分后的炭化料加入ZnCl₂混合均匀，在400~800℃的管式炉中氮气保护活化1~3小时，取出活化后的样品用去离子水洗至pH呈中性，在100~150℃下于鼓风干燥箱中干燥4~7小时；