[发明专利]一种碳材料负载离子液体脱除羰基硫的吸附材料及其应用

说明书

本发明公开了一种碳材料负载离子液体脱除羰基硫的吸附材料及其应用，所述吸附材料的制备方法为：离子液体加入稀释溶剂中，超声混合4~8 min后，在室温条件下加入碳材料，搅拌浸渍8~12 h，最后将所得混合物置于真空干燥箱中，在60~80℃下干燥4~8 h后，所得吸附材料产品置于N₂气氛干燥器中保存；其中所述离子液体为1‑乙基‑3‑甲基咪唑四氟硼酸盐离子液体，碳材料为活性炭或多壁碳纳米管，所述活性炭为兰炭。本发明的吸附材料用于混合气体中羰基硫的吸附处理时，具有羰基硫的脱除率高、循环性好等优点，且吸附材料的制备方法简单，具有潜在的工业应用价值。

技术领域

本发明涉及羰基硫气体的吸附分离技术领域，具体涉及一种碳材料负载离子液体脱除羰基硫的吸附材料及其应用。

背景技术

活性炭是由木质、煤质和石油焦等含碳的原料经热解、活化加工制备而成，通常为粉状或粒状，具有发达的孔隙结构、较大的比表面积和丰富的表面化学基团，特异性吸附能力较强的多孔无定形炭材料。通过化学或物理手段对活性炭进行改性，能够降低活性炭的灰分含量、提高吸附能力，因此改性活性炭材料广泛用于污水处理、大气污染防治等领域。

碳纳米管是一种具有特殊六角形网格结构的一维碳材料，呈六边形排列的碳原子构成数层的同轴圆管，其中以sp²杂化的碳原子为主，同时也存在sp³杂化的碳原子，因此，具有的化学键通常为sp²和sp³杂化混合杂化状态。一般来讲，碳纳米管可分为单壁和多壁纳米管，单壁碳纳米管化学结构简单、表面具有化学惰性；多壁碳纳米管化学结构复杂，物理和化学结构的不均匀性，导致多壁碳纳米管表面含有更多的基团，性质更加活泼，通过化学或物理手段对多壁碳纳米管进行改性，能够提高多壁碳纳米管的吸附能力，因此改性多壁碳纳米管材料广泛用于污水处理、大气污染防治等领域。

离子液体( ILs)作为一种新兴绿色溶剂，是一种由阳离子和阴离子组成，在室温下呈液态的盐，具有挥发性低、热稳定性高以及对气体的良好吸收性能等优点，但是由于本身比表面积小、黏度大、气液传质阻力大、成本高等缺点，很难将其直接用于工业气体的吸收分离。

随着现代化学工业迅速发展和人民生活的日益提高，天然气、石油气、焦炉气、水煤气和半水煤气等被广泛地应用于各种化工过程和人民日常生活中，通常这些气体中都含有硫化物，除了含有一般的无机硫，如SO₂、SO₃、H₂S等，还含有一般较难除去的有机硫，如COS、CS₂等，其中COS 的化学活性比H₂S的化学活性小得多，其酸性和极性均比H₂S的弱，并且很容易引起催化剂中毒失活，并且对工业生产的设备有腐蚀作用。但是一般用于脱除H₂S的方法不能有效地完全脱除COS。工业上脱除羰基硫的方法主要分为干法和湿法，其中干法是指利用吸附剂和催化剂将COS直接脱除或转化为其他无机硫再脱除的过程，主要有包括有还原法、水解法、吸附法、光解法及氧化法等，有着脱硫精度高、操作费用低等优点，其中工业应用最为广泛的是吸附法，即用吸附剂将COS集中吸附后再处理的方法。

发明专利CN201310396855.6公开的“一种脱除气体中硫化氢和羰基硫的办法”，该方法通过在络合铁溶液中加入杂环胺的方法来脱除硫化氢和羰基硫，虽然该方法的脱硫效果好，但是由于是液体环境，粘度较大，气液传质效率低，并且成本较高，用于工业化难度较大。

发明专利CN109589949 A公开的“一种离子液体负载多孔材料的合成及应用”，该方法通过在多孔材料上原位负载双功能化离子液体来脱除天然气中的硫化氢，虽然该方法通过负载双功能化的离子液体，拓展了多孔材料改性的新方法，但是该方法实际操作过于复杂，不适用于大规模的工业化过程中。