纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，属于脱硫剂的制备。
【背景技术】
[0002]脱硫剂是一种脱除废气中含硫化合物的净化剂，含硫化合物是环境中恶臭污染物的主要成分，其一般来源于石油化工生产的副产物，随社会的不断进步，对环境质量要求越来越高，需对含硫化合物进行脱除，所以对脱硫剂的研究越来越多。纳米氧化锌是工业脱硫剂的主要成分，纳米氧化锌脱硫剂用于脱除原料中的硫化氢和有机硫，具有脱硫精度高、性能稳定、耐一氧化碳性、耐二氧化碳性、耐水汽、硫容高、强度等特性，纳米氧化物从结构上具有独特的表面效应、电子效应及量子尺寸效应，因此广泛应用在合成甲醇、合成氨、煤化工、炼油制气等各个产业中，用于脱除各种原料气中的硫化氢及一些有机硫。
[0003]纳米氧化锌是工业中应用广泛的脱硫剂，但其价格昂贵，吸附含硫化合物后失活，失活后的氧化锌目前没有很好的处理方法，只好当废物排放。据统计国内年排放废脱硫剂近万吨，造成资源的极度浪费，由于脱硫剂不能再生循环利用，企业需不断地更换脱硫剂，导致生产成本提高，效益降低。因此本发明研究废氧化物脱硫剂高附加值转化方法及再生。
[0004]大多废脱硫剂的主要成分是硫化锌，硫化锌是一种不溶于水易溶于酸的白色或灰白的沉淀，将其进行酸处理会产生酸水污染环境，高温煅烧需极高的能量浪费能源，目前没有一种合理的方法转化再生。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，其用沉淀转化法将废脱硫剂转化为硫化铜等难溶硫化物，将硫化铜等难溶硫化物作为超级电容器电极材料、锂电池电极材料及光催化剂等高附加值应用领域。具有价格低廉、操作简单、未使用强酸、不会有酸废液产生、且未涉及高温高压、安全环保等特点。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案实现的:
一种纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，包括以下步骤:
(1)将废氧化物脱硫剂研磨成颗粒，得到废剂粉；
(2)将所述废剂粉放到锥形瓶中与盐溶液混合，按一定摩尔比进行沉淀转化反应，使废剂粉转化为硫化物沉淀和上清液；
(3)硫化物沉淀经烘干后用作超级电容器电极材料、锂电池电极材料、光催化剂；
(4)将所得上清液加入沉淀剂氨水，通过加入助盐碳酸钠溶液控制pH制备沉淀前驱物，抽滤后离心洗涤，恒温干燥箱120°C烘干2h，马弗炉煅烧得到氧化物脱硫剂。
[0007]采用上述技术方案的本发明，其特别之处是:
沉淀转化的原理是根据两种沉淀溶度积的差异用沉淀转化剂进行转化，一般都是保持阳离子不变，阴离子的改变，本发明是保持阴离子不变，阳离子改变，在适宜的条件下，转化率接近100%。该方法操作简单，价格低廉，可控性好，具有较好的应用价值。
[0008]作为优选，本发明根进一步的技术方案是:
所述的废氧化物脱硫剂的成分为活性氧化物脱硫剂所对应的硫化物。
[0009]所述的活性氧化物脱硫剂为纳米氧化锌、纳米氧化铁、纳米氧化猛、纳米氧化镁、活性炭负载纳米氧化物其中之一或复合纳米氧化物及活性炭负载复合纳米氧化物。
[0010]所述的盐为可溶性盐，盐的浓度为0.2~lmol/L,该盐阳离子对应的硫化物难溶于水，且溶解度小于活性氧化物脱硫剂所对应的硫化物。
[0011 ] 沉淀转化得到的硫化物沉淀为纳米级硫化物。
[0012]纳米氧化物制备过程中，所用氨水的百分含量为25%~28%，离心分离的转数为1500~3000r/min,离心洗涤剂为:去离子水、无水乙醇、草酸。
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例所生成硫化铜粉末的场发射扫描电镜照片；
图2是本发明实施例所用铜盐为CuS04，不同条件下制备CuS后，上清液的ICP测定结果列表；
图3是本发明实施例所得纳米氧化锌粉末的场发射扫描电镜照片。
【具体实施方式】
[0014]以下结合实施例详述本发明，目的仅在于更好的理解本
【发明内容】
，所举之例并非限制本
【发明内容】
。
[0015]本实施例给出的一种纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，按下述步骤进行:
沉淀转化:
将柱状废纳米氧化锌脱硫剂用研钵研磨成废剂粉，配制0.5mol/L的硫酸铜溶液，将硫酸铜溶液和废剂粉按摩尔比1:1计算、称重，置于锥形瓶中(可另加CTAB表面活性剂)，在电炉煮沸的条件下用球形冷凝管回流反应6h (可在反应过程中进行超声)，反应结束后抽滤收集黑色沉淀，用乙醇和蒸馏水洗涤沉淀后放在烘箱中90°C烘干3h，得到纳米硫化铜。
[0016]氧化锌脱硫剂的制备:
锌离子溶液中逐滴加入沉淀剂氨水，用pH计控制溶液的pH值为偏碱性，加入0.25mol/L的助盐碳酸钠恒温磁力搅拌下待反应完全得到沉淀前驱体，将沉淀前驱体用真空栗抽滤，再用离心机洗涤沉淀，离心洗涤转数为3000r/min，离心3次，8min/次，离心洗涤剂分别为去离子水、无水乙醇、草酸；洗涤后的沉淀在烘箱中烘干2小时，再将沉淀放在马弗炉中煅烧1小时，得到纳米氧化锌粉末，挤条成型后得到纳米氧化锌脱硫剂。
[0017]参见图1，从SEM图中可以看出CuS晶型是纳米片，粒径大约在lOOnm左右。
[0018]参见图2，可以发现沉淀转化的转化率可达97.4%。
[0019]参见图3，从SEM图中可知氧化锌的形貌是50nm左右的纳米片。
[0020]以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
【主权项】
1.一种纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将废氧化物脱硫剂研磨成颗粒，得到废剂粉； (2)将所述废剂粉放到锥形瓶中与盐溶液混合，按一定摩尔比进行沉淀转化反应，使废剂粉转化为硫化物沉淀和上清液； (3)硫化物沉淀经烘干后用作超级电容器电极材料、锂电池电极材料、光催化剂； (4)将所得上清液加入沉淀剂氨水，通过加入助盐碳酸钠溶液控制pH制备沉淀前驱物，抽滤后离心洗涤，恒温干燥箱120°C烘干2h，马弗炉煅烧得到氧化物脱硫剂。2.根据权利要求1所述的纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，其特征在于，所述的废氧化物脱硫剂的成分为活性氧化物脱硫剂所对应的硫化物。3.据权利要求2所述的纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，其特征在于，所述的活性氧化物脱硫剂为纳米氧化锌、纳米氧化铁、纳米氧化猛、纳米氧化镁、活性炭负载纳米氧化物其中之一或复合纳米氧化物及活性炭负载复合纳米氧化物。4.根据权利要求1所述的纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，其特征在于，所述的盐为可溶性盐，盐的浓度为0.2~lmol/L,该盐阳离子对应的硫化物难溶于水，且溶解度小于活性氧化物脱硫剂所对应的硫化物。5.根据权利要求1所述的纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，其特征在于，沉淀转化得到的硫化物沉淀为纳米级硫化物。6.根据权利要求1所述的纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，其特征在于，步骤(4)中，所用氨水的百分含量为25%~28%，离心分离的转数为1500~4000r/min，离心洗涤剂为:去离子水、无水乙醇、草酸。
【专利摘要】本发明涉及一种纳米级废氧化物脱硫剂的高附加值转化及再生方法，包括以下步骤：将废氧化物脱硫剂研磨成颗粒，得到废剂粉；配制盐的水溶液和废剂粉混合进行沉淀转化，将废剂粉转化为难溶硫化物和上清液；将上清液中入沉淀剂得到沉淀前驱体，煅烧后得到氧化物脱硫剂。此外，转化得到的难溶硫化物为纳米级高附加值硫化物，可应用于超级电容器、光催化剂等领域。本发明解决了氧化物脱硫剂使用后不能再生或再生所导致耗能高及大量强酸废液排放，有利于资源有效利用和环境保护。
【IPC分类】B01D53/96, B01D53/48, H01G11/30, B82Y40/00, B82Y30/00, H01M10/0525, B01J27/04, H01M4/58, C01G3/12
【公开号】CN105406064
【申请号】CN201510722317
【发明人】高筠, 高杰, 秦占斌, 孙怡
【申请人】华北理工大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年10月31日