一种净化氰化氢的电石渣分子筛复合吸附剂及其制备方法与流程

1.本发明属于吸附剂技术领域，具体的说，涉及一种净化氰化氢的电石渣分子筛复合吸附剂及其制备方法。


背景技术：

2.氰化氢(hcn) 是一种具有剧毒、腐蚀、易燃和挥发性的化合物，属于氰化物的一种，被认为是煤中氮转化过程中氮氧化物的主要中间体前体。hcn的来源主要有：电石炉尾气、煤裂解和煤炭工业、汽车尾气、黄磷尾气、碳氢化合物选择性催化还原氮氧化物的脱氮过程、聚丙烯腈基碳纤维的制造、含氮物质的燃烧、生物质燃料和等。一方面hcn可以通过呼吸器官和皮肤直接渗入人体，然后与细胞内成分发生反应，引起细胞窒息缺氧。低浓度的hcn会导致恶心、呕吐、呼吸困难等症状，而高浓度的hcn会导致急性中毒甚至死亡。另一方面hcn会对生态环境造成污染。随着人们对健康和环境的需求增加，hcn的净化显得尤为重要。
3.目前净化hcn的方法主要有吸收、燃烧、吸附、催化水解和催化氧化等。吸收法是将含有hcn的废气通入碱液中电离生成cn
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,然后二次处理回收其中氰化物，该法技术成熟、应用广泛，但仅适用于初步净化。燃烧法是hcn在高温下燃烧产生co2、n2和h2o等气体，该法所需能耗和成本较高。催化水解是在催化条件下，hcn和h2o发生水解反应生成nh3和co等气体。催化氧化是在有氧条件下，hcn在催化剂表面发生氧化反应生成n2或nox。催化水解/氧化法水解具有效率高、能耗低、副反应较少等特点，但对反应要求较为苛刻，应用还不够成熟。
4.吸附法是hcn被吸附剂吸附固定消除，吸附主要分为物理和化学吸附，具有操作简单、所需成本和能耗低、材料易得等优势。传统吸附法采用单一材料制备吸附剂，净化效率低，难以实现深度净化。而本专利所制备的复合吸附剂对hcn净化效率高，吸附时间久，可以实现深度净化。
5.中国专利cn112675867a公开了一种以氧化铈材料为载体负载金属氧化物，再采用水热法和沉积沉淀法合成催化材料。中国专利cn107649176a公开了一种以钛
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硅分子筛ts
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1为载体，氧化铜或氧化铁为活性组分，再以氧化钇、氧化镁作为助剂制备催化剂，但该法制备条件要求苛刻，操作复杂，成本较高。


技术实现要素：

6.为了有效脱除有毒有害气体hcn，本发明提供了一种净化氰化氢的电石渣分子筛复合吸附剂，其中载体为：分子筛，活性组分为：电石渣。本发明通过高温活化的改性手段有效提高了吸附剂对hcn的净化能力。
7.为实现上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：本发明提供了一种净化氰化氢的电石渣/分子筛复合吸附剂，以nay分子筛作为载体、电石渣作为活性成分，通过高温活化的手段获得的复合吸附剂。
8.本发明还提供了一种净化氰化氢的电石渣分子筛复合吸附剂的制备方法，包括如下步骤：（1）nay分子筛捣碎、研磨至80~120目，经高温活化后取出冷却至室温,，保存备用；（2）电石渣捣碎、研磨至20～40目，经高温煅烧除杂后取出冷却至室温，保存备用；（3）将步骤（2）中得到的电石渣加去离子水消化为石灰乳液，静置24h后，取饱和上清液并过滤备用；（4）将步骤（1）中得到的nay分子筛取放入步骤（3）中得到饱和上清液浸渍24h，然后放入干燥箱100℃干燥10h，取出后冷却至室温；（5）将步骤（4）中得到的样品过筛至20～40目，然后300~500℃下焙烧3h，制得电石渣/分子筛复合吸附剂。
9.进一步的，步骤（1）中，高温活化条件为300~500℃ 焙烧3h。
10.进一步的，步骤（2）中，高温煅烧条件为800℃ 煅烧6h。
11.进一步的，步骤（3）中，渣水比例为0.15g电石渣：100ml水。
12.进一步的，步骤（4）中，液固比例为75ml上清液：3gnay分子筛。
13.进一步的，步骤（5）中，焙烧温度优化为300℃。
14.上述复合吸附剂脱除氰化氢的方法：吸附剂脱除氰化氢的吸附温度为20~50℃，空速为10000~15000h
‑1。
15.本发明的优点：1、分子筛被广泛的应用于大气污染控制中的催化、吸附分离等领域，具有复杂的结构和独特的孔洞以及活性高、价格低廉等特点。电石渣是我国堆存量较大的固体废物，本发明将分子筛作为载体，电石渣作为活性组分，经过高温改性，使其活性增加，吸附效果更稳定。本发明既解决电石渣的资源化利用，又为氰化氢的净化提供新方法。
16.2、本发明的吸附剂在氰化氢吸附活性测试中，净化效率在360min内可维持在90%以上。
17.3、本发明吸附剂的制备以及净化工艺的流程简易，操作简单，技术切实可行。
附图说明
18.图1是实施例2制备的吸附剂对hcn的净化效率曲线。
具体实施方式
19.为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本发明的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
20.实施例1：(1)取5gnay分子筛捣碎、研磨至80目，然后放入马弗炉中500℃焙烧3h，取出后冷却至室温后,保存备用。
21.(2)取5g电石渣捣碎、研磨至20～40目，然后放入马弗炉中高温煅烧除杂(800℃煅烧6h)，取出后冷却至室温后,保存备用。
22.(3)取0.15g步骤（2）中得到的电石渣加去离子水消化为石灰乳液，渣水比例为0.15g电石渣：100ml水，将该石灰乳液静置24h后取饱和上清液并过滤后备用。
23.(4)将步骤（1）中得到的分子筛取3g放入步骤（3）中得到的75ml饱和上清液浸渍24h，然后放入干燥箱100℃干燥10h，取出后冷却至室温后,保存备用。
24.(5)将步骤（4）中得到的样品过筛至20～40目，然后放入马弗炉中在400℃下焙烧3h，取出后冷却至室温后，制得电石渣/分子筛复合吸附剂。
25.吸附剂的活性测试：将本实施例制备的0.4g复合吸附剂放入固定床吸附柱中进行动态吸附性能测试，通入模拟废气，模拟废气中hcn浓度为260mg/m3，吸附温度为20℃、空速为15000h
‑1，测试初期每隔10min测定一次hcn的出口浓度，测试中后期每隔30min测定一次hcn的出口浓度。
26.测试结果可知，复合吸附剂对hcn的净化效率在20min内可维持在90%以上。
27.实施例2：(1)取5gnay分子筛捣碎、研磨至100目，然后放入马弗炉中500℃焙烧3h，取出后冷却至室温后,保存备用。
28.(2)取5g电石渣捣碎、研磨至20～40目，然后放入马弗炉中高温煅烧除杂(800℃煅烧6h)，取出后冷却至室温后,保存备用。
29.(3)取0.15g步骤（2）中得到的电石渣加去离子水消化为石灰乳液，渣水比例为0.15g电石渣：100ml水，将该石灰乳液静置24h后取饱和上清液并过滤后备用。
30.(4)将步骤（1）中得到的分子筛取3g放入步骤（3）中得到的75ml饱和上清液浸渍24h，然后放入干燥箱100℃干燥10h，取出后冷却至室温后,保存备用。
31.(5)将步骤（4）中得到的样品过筛至20～40目，然后放入马弗炉中在500℃下焙烧3h，取出后冷却至室温后，制得电石渣/分子筛复合吸附剂。
32.吸附剂的活性测试：将本实施例制备的0.4g复合吸附剂放入固定床吸附柱中进行动态吸附性能测试，通入模拟废气，模拟废气中hcn浓度为260mg/m3，吸附温度为20℃、空速为15000h
‑1，测试初期每隔10min测定一次hcn的出口浓度，测试中后期每隔30min测定一次hcn的出口浓度。
33.测试结果可知，复合吸附剂对hcn的净化效率在200min内可维持在90%以上。
34.实施例3：(1)取5gnay分子筛捣碎、研磨至120目，然后放入马弗炉中500℃焙烧3h，取出后冷却至室温后,保存备用。
35.(2)取5g电石渣捣碎、研磨至20～40目，然后放入马弗炉中高温煅烧除杂(800℃煅烧6h)，取出后冷却至室温后,保存备用。
36.(3)取0.15g步骤（2）中得到的电石渣加去离子水消化为石灰乳液，渣水比例为0.15g电石渣：100ml水，将该石灰乳液静置24h后取饱和上清液并过滤后备用。
37.(4)将步骤（1）中得到的分子筛取3g放入步骤（3）中得到的75ml饱和上清液浸渍24h，然后放入干燥箱100℃干燥10h，取出后冷却至室温后,保存备用。
38.(5)将步骤（4）中得到的样品过筛至20～40目，然后放入马弗炉中在600℃下焙烧3h，取出后冷却至室温后，制得电石渣/分子筛复合吸附剂。
39.吸附剂的活性测试：将本实施例制备的0.4g复合吸附剂放入固定床吸附柱中进行动态吸附性能测试，通入模拟废气，模拟废气中hcn浓度为260mg/m3，吸附温度为20℃、空速为15000h
‑1，测试初期每隔10min测定一次hcn的出口浓度，测试中后期每隔30min测定一次
hcn的出口浓度。
40.测试结果可知，复合吸附剂对hcn的净化效率在50min内可维持在90%以上。
41.实施例4：(1)取5gnay分子筛捣碎、研磨至120目，然后放入马弗炉中500℃焙烧3h，取出后冷却至室温后,保存备用。
42.(2)取5g电石渣捣碎、研磨至20～40目，然后放入马弗炉中高温煅烧除杂(800℃煅烧6h)，取出后冷却至室温后,保存备用。
43.(3)取0.15g步骤（2）中得到的电石渣加去离子水消化为石灰乳液，渣水比例为0.15g电石渣：100ml水，将该石灰乳液静置24h后取饱和上清液并过滤后备用。
44.(4)将步骤（1）中得到的分子筛取3g放入步骤（3）中得到的75ml饱和上清液浸渍24h，然后放入干燥箱100℃干燥10h，取出后冷却至室温后,保存备用。
45.(5)将步骤（4）中得到的样品过筛至20～40目，然后放入马弗炉中在700℃下焙烧3h，取出后冷却至室温后，制得电石渣/分子筛复合吸附剂。
46.吸附剂的活性测试：将本实施例制备的0.4g复合吸附剂放入固定床吸附柱中进行动态吸附性能测试，通入模拟废气，模拟废气中hcn浓度为260mg/m3，吸附温度为20℃、空速为15000h
‑1，测试初期每隔10min测定一次hcn的出口浓度，测试中后期每隔30min测定一次hcn的出口浓度。
47.测试结果可知，复合吸附剂对hcn的净化效率在110min内可维持在90%以上。
48.实施例5：(1)取5gnay分子筛捣碎、研磨至100目，然后放入马弗炉中500℃焙烧3h，取出后冷却至室温后,保存备用。
49.(2)取5g电石渣捣碎、研磨至20～40目，然后放入马弗炉中高温煅烧除杂(800℃煅烧6h)，取出后冷却至室温后,保存备用。
50.(3)取0.1g步骤（2）中得到的电石渣加去离子水消化为石灰乳液，渣水比例为0.1g电石渣/100ml水，将该石灰乳液静置24h后取饱和上清液并过滤后备用。
51.(4)将步骤（1）中得到的分子筛取3g放入步骤（3）中得到的75ml饱和上清液浸渍24h，然后放入干燥箱100℃干燥10h，取出后冷却至室温后,保存备用。
52.(5)将步骤（4）中得到的样品过筛至20～40目，然后放入马弗炉中在500℃下焙烧3h，取出后冷却至室温后，制得电石渣/分子筛复合吸附剂。
53.吸附剂的活性测试：将本实施例制备的0.4g复合吸附剂放入固定床吸附柱中进行动态吸附性能测试，通入模拟废气，模拟废气中hcn浓度为260mg/m3，吸附温度为20℃、空速为15000h
‑1，测试初期每隔10min测定一次hcn的出口浓度，测试中后期每隔30min测定一次hcn的出口浓度。
54.测试结果可知，复合吸附剂对hcn的净化效率在170min内可维持在90%以上。
55.实施例6：(1)取5gnay分子筛捣碎、研磨至100目，然后放入马弗炉中500℃焙烧3h，取出后冷却至室温后,保存备用。
56.(2)取5g电石渣捣碎、研磨至20～40目，然后放入马弗炉中高温煅烧除杂(800℃煅烧6h)，取出后冷却至室温后,保存备用。
57.(3)取0.05g步骤（2）中得到的电石渣加去离子水消化为石灰乳液，渣水比例为0.05g电石渣/100ml水，将该石灰乳液静置24h后取饱和上清液并过滤后备用。
58.(4)将步骤（1）中得到的分子筛取3g放入步骤（3）中得到的75ml饱和上清液浸渍24h，然后放入干燥箱100℃干燥10h，取出后冷却至室温后,保存备用。
59.(5)将步骤（4）中得到的样品过筛至20～40目，然后放入马弗炉中在500℃下焙烧3h，取出后冷却至室温后，制得电石渣/分子筛复合吸附剂。
60.吸附剂的活性测试：将本实施例制备的0.4g复合吸附剂放入固定床吸附柱中进行动态吸附性能测试，通入模拟废气，模拟废气中hcn浓度为260mg/m3，吸附温度为20℃、空速为15000h
‑1，测试初期每隔10min测定一次hcn的出口浓度，测试中后期每隔30min测定一次hcn的出口浓度。
61.测试结果可知，复合吸附剂对hcn的净化效率在130min内可维持在90%以上。
62.实施例7：(1)取5gnay分子筛捣碎、研磨至100目，保存备用。
63.(2)取5g电石渣捣碎、研磨至20～40目，保存备用。
64.(3)将步骤（2）中得到的电石渣取0.15g加去离子水消化为石灰乳液，渣水比例为0.15g电石渣：100ml水，将该石灰乳液静置24h后取饱和上清液并过滤后备用。
65.(4)将步骤（1）中得到的分子筛取3g放入步骤（3）中得到的75ml饱和上清液浸渍24h，然后放入干燥箱100℃干燥10h，取出后冷却至室温后,保存备用。
66.(5)将步骤（4）中得到的样品过筛至20～40目，制得不改性电石渣/分子筛复合吸附剂。
67.吸附剂的活性测试：将本实施例制备的0.4g复合吸附剂放入固定床吸附柱中进行动态吸附性能测试，通入模拟废气，模拟废气中hcn浓度为260mg/m3，吸附温度为20~50℃，空速为10000~15000h
‑1，测试初期每隔10min测定一次hcn的出口浓度，测试中后期每隔30min测定一次hcn的出口浓度。
68.测试结果可知，复合吸附剂对hcn的净化效率在10min内维持在90%以上。
69.实施例8：取5gnay分子筛捣碎、研磨至100目，然后放入马弗炉中500℃焙烧3h，取出后冷却至室温后,得到空白分子筛吸附剂。
70.吸附剂的活性测试：将本实施例制备的0.4g吸附剂放入固定床吸附柱中进行动态吸附性能测试，通入模拟废气，模拟废气中hcn浓度为260mg/m3，吸附温度为20~50℃，空速为10000~15000h
‑1，测试初期每隔10min测定一次hcn的出口浓度，测试中后期每隔30min测定一次hcn的出口浓度。
71.测试结果可知，吸附剂对hcn的净化效率在30min内维持在90%以上。
72.通过对比8个实施例，可以得出本发明的改性电石渣/分子筛复合吸附剂比不改性电石渣/分子筛复合吸附剂以及单一分子筛吸附剂脱除羰基硫的效果要好；脱除效果最佳的吸附剂制备条件：焙烧温度500℃，渣水比例为0.15g电石渣：100ml去离子水。
73.最后说明的是，以上优选实施例仅用于说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。