Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂及制备方法和应用

技术领域

本发明涉及吸附剂制备技术领域，尤其涉及一种Fe

背景技术

随着人们环保意识的日渐提高，我国对大气环境质量和大气污染物排放等相关标准也更加严格，所以作为我国主要大气污染物的SO

吸附法因具有效率高、材料来源广、价格低、可再生循环利用等优点，成为最常用的SO

申请号为CN201810303799.X的发明专利公开了一种分子筛/氧化铝核壳结构同时脱硫脱硝吸附剂的制备方法。该制备方法利用分子筛的孔道特性作为核材料，以介孔三氧化二铝作为壳，将一定量的分子筛纳米颗粒通过超声分散于制备介孔三氧化二铝的溶液中，制备出具有核壳结构和特定孔结构的吸附剂。

但是，上述吸附剂的脱硫脱硝功能有限，且该吸附剂的比表面积和核壳结构的吸附位点并没有很大程度上的增加，并不能满足实际应用的需要。

有鉴于此，有必要设计一种改进的Fe

发明内容

本发明的目的在于提供一种Fe

为实现上述发明目的，本发明提供了一种Fe

S1，将活性炭颗粒在微酸溶液中常温超声清洗0.2～1h后，于80～120℃下烘干2～4h，得到预处理后的活性炭颗粒；将预处理后的活性炭颗粒、介孔活性氧化铝纳米颗粒和介孔氧化硅纳米颗粒按预定比例混合均匀，造粒得到粒径均一的干燥球体粉末；

S2，按预定比例，将无水乙醇、钛酸四丁酯和乙酸混合得到第一溶液，将所述干燥球体粉末通过超声分散到无水乙醇/水的混合溶液中，得到第二溶液；

S3，将第一溶液的温度设置在40～50℃，然后，于快速搅拌的条件下，将所述第二溶液逐滴滴加到所述第一溶液中，进行水解反应转换成凝胶，再将所述凝胶在100～120℃下干燥10～16h，最后将干燥产物在400～600℃下煅烧2～6h，活性炭炭化，得到内核为多孔结构的Al

S4，将十六烷基三甲基溴化铵水溶液滴加到所述核壳球体上，超声处理，造孔反应0.5～1.5h后在70～90℃下干燥10～16h，进行二次煅烧，得到内核外壳均为多孔结构的Al

S5，将所述Al

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述介孔活性氧化铝粉末和所述介孔氧化硅粉末的质量比例为1：(0.1～0.4)；所述介孔活性氧化铝粉末和所述预处理后的活性炭颗粒的质量比例为1：(0.1～0.4)。

作为本发明的进一步改进，在步骤S2中，所述干燥球体粉末与所述钛酸四丁酯中钛的摩尔比例为(0.5～1.5)：1。

作为本发明的进一步改进，在步骤S5中，所述硝酸铁溶液的质量浓度为2～20wt％。

作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液中的十六烷基三甲基溴化铵与所述核壳球体的质量比例为(0.05～0.1)：1。

作为本发明的进一步改进，在步骤S5中，所述三次煅烧的煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为0.3～2h。

作为本发明的进一步改进，在步骤S5中，所述Fe

作为本发明的进一步改进，在步骤S4中，所述二次煅烧的煅烧温度为250～350℃，锻烧时间为2～4h。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种通过上述制备方法制备得到的Fe

为实现上述发明目的，本发明提供了上述Fe

本发明的有益效果是：

1、本发明提供的Fe

2、本发明提供的Fe

3、本发明提供的Fe

4、本发明提供的Fe

5、本发明提供的Fe

附图说明

图1为本发明提供的Fe

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与本发明的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1所示，本发明提供了一种Fe

S1，将活性炭颗粒在微酸溶液中常温超声清洗0.2～1h后，于80～120℃下烘干2～4h，得到预处理后的活性炭颗粒；将预处理后的活性炭颗粒、介孔活性氧化铝纳米颗粒和介孔氧化硅纳米颗粒按预定比例混合均匀，造粒得到粒径均一的干燥球体粉末；

S2，按预定比例，将无水乙醇、钛酸四丁酯和乙酸混合得到第一溶液，将所述干燥球体粉末通过超声分散到无水乙醇/水的混合溶液中，得到第二溶液；

S3，将第一溶液的温度设置在40～50℃，然后，于快速搅拌的条件下，将所述第二溶液逐滴滴加到所述第一溶液中，进行水解反应转换成凝胶，再将所述凝胶在100～120℃下干燥10～16h，最后将干燥产物在400～600℃下煅烧2～6h，活性炭炭化，得到内核为多孔结构的Al

S4，将十六烷基三甲基溴化铵水溶液滴加到所述核壳球体上，超声处理，造孔反应0.5～1.5h后在70～90℃下干燥10～16h，进行二次煅烧，得到内核外壳均为多孔结构的Al

S5，将所述Al

优选的，在步骤S1中，所述介孔活性氧化铝粉末和所述介孔氧化硅粉末的质量比例为1：(0.1～0.4)；所述介孔活性氧化铝粉末和所述预处理后的活性炭颗粒的质量比例为1：(0.1～0.4)。

优选的，在步骤S2中，所述干燥球体粉末与所述钛酸四丁酯中钛的摩尔比例为(0.5～1.5)：1。

优选的，在步骤S5中，所述硝酸铁溶液的质量浓度为2～20wt％。

优选的，在步骤S4中，所述十六烷基三甲基溴化铵水溶液中的十六烷基三甲基溴化铵与所述核壳球体的质量比例为(0.05～0.1)：1。

优选的，在步骤S5中，所述三次煅烧的煅烧温度为400～600℃，煅烧时间为0.3～2h。

优选的，在步骤S5中，所述Fe

优选的，在步骤S4中，所述二次煅烧的煅烧温度为250～350℃，锻烧时间为2～4h。

实施例1

本发明实施例1提供了一种Fe

S1，将活性炭颗粒置于pH值为6的微酸溶液中常温超声清洗0.5h后，于100℃下烘干处理3h，得到预处理后的活性炭颗粒；将预处理后的活性炭颗粒、介孔活性氧化铝纳米颗粒和介孔氧化硅纳米颗粒按质量比例0.2：1：0.3混合均匀，经一体化造粒烘干机制备粒径均一的干燥球体粉末，球体直径为0.5～2mm。

S2，将30mL无水乙醇、10mL钛酸四丁酯和5mL乙酸混合，调节pH值到4，得到第一溶液，将所述干燥球体粉末通过超声分散到无水乙醇/水(20mL：2mL)的混合溶液中，得到第二溶液；所述干燥球体粉末与所述钛酸四丁酯中钛的摩尔比例为1：1。

S3，在水浴条件下，将第一溶液的温度恒温设置在40℃，然后，于快速搅拌的条件下，将所述第二溶液逐滴滴加到所述第一溶液中，进行水解反应转换成凝胶，再将所述凝胶在110℃下干燥12h，最后将干燥产物在500℃下煅烧6h，活性炭炭化，得到内核为多孔结构的Al

S4，将十六烷基三甲基溴化铵水溶液滴加到所述核壳球体上，超声处理，造孔反应1h后在80℃下干燥12h，进行二次煅烧，煅烧温度为300℃，锻烧时间为3h，得到内核外壳均为多孔结构的Al

S5，将所述Al

实施例2

与实施例1的不同之处在于：所述干燥球体粉末与所述钛酸四丁酯中钛(核/壳摩尔比)的摩尔比例为1.5：1。

对比例1

与实施例1的不同之处在于：没有步骤S5，即没有采用Fe

对比例2

与实施例1的不同之处在于：步骤S1中，没有添加活性炭。

对比例3

与实施例1的不同之处在于：步骤S1中，没有添加氧化硅。

对比例4

与实施例1的不同之处在于：没有步骤S4的造孔处理。

对实施例1及对比例1至4提供的吸附剂进行性能测试对比，结果如表1所示。脱硫脱硝性能的测试条件如下：反应温度100℃，气体流量为200mL/min，NO浓度为300ppm，SO

表1为实施例1及对比例1至4提供的吸附剂的性能参数

从实施例1和2的比较可以看出，本发明提供的多孔核壳球体吸附剂中，核壳摩尔比会影响多孔核壳球体外壳的厚度，外壳的厚度随着核/壳摩尔比的增加而减小，外壳TiO

从实施例1与对比例1的比较可以看出，实施例1中Fe

从实施例1与对比例2的比较可以看出，实施例1中活性炭的添加，通过步骤S3的一次煅烧促使活性炭炭化，能够显著提升内核的比表面积，构建出孔径大小不一且均匀分布的微孔孔道结构，显著增加内核表面的微孔数量，有助于提高吸附活性。

从实施例1与对比例3的比较可以看出，实施例1中氧化硅的添加，用SiO

从实施例1与对比例4的比较可以看出，实施例1中对外壳进行造孔处理，能够显著提升外壳的比表面积，显著提升SO

由此，本发明提供的多孔核壳球体吸附剂采用高比表面积的核壳内外多孔通道的双层吸附位点，用内核多孔结构吸附NO，外壳多孔结构吸附SO

综上所述，本发明提供了一种Fe

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。