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

本发明专利技术提供了一种Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂及制备方法和应用。首先，制备活性炭、氧化铝和氧化硅的混合干燥球体粉末，然后采用溶胶凝胶法，将二氧化钛包覆在球体表面，进行煅烧处理和造孔处理，得到多孔核壳球体，再采用浸渍

【技术实现步骤摘要】
Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂及制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及吸附剂制备
，尤其涉及一种Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂及制备方法和应用。

技术介绍

[0002]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SO2和NO
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的治理技术仍然是我国环保领域的一个热点问题。二氧化硫和氮氧化物排放量中有90％以上来源于化石燃料燃烧，大部分来自电力、热力生产和供应业。在社会经济的快速发展过程中，对电力能源的需求量也日益增加，二氧化硫和氮氧化物排放量越来越多，带来了严重的气体污染和环境污染问题，如很多地区出现了酸雨现象，威胁着人们的日常生活。
[0003]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SO2和NO
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的处理方法之一。然而由于SO2和NO间存在竞争吸附，导致吸附剂对NO的吸附性能较差，因此迫切需要研发一种新型高效的同时脱硫脱硝吸附剂。
[0004]申请号为CN201810303799.X的专利技术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。
[0005]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。
[0006]有鉴于此，有必要设计一种改进的Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂及制备方法和应用，以解决上述问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂及制备方法和应用。
[0008]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂的制备方法，包括如下步骤：
[0009]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；
[0010]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；
[0011]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Al2O3/SiO2@TiO2核壳球体；
[0012]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Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体；
[0013]S5，将所述Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体浸渍于硝酸铁溶液中，得到硝酸铁溶液负载的多孔核壳球体，在80～120℃下干燥2～4h，随后在空气气氛下进行三次煅烧，得到Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，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)。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，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。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S5中，所述硝酸铁溶液的质量浓度为2～20wt％。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，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。
[0018]作为本专利技术的进一步改进，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。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S5中，所述Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂上，Fe2O3的负载量为0.2～5％。
[0020]作为本专利技术的进一步改进，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。
[0021]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种通过上述制备方法制备得到的Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂。所述Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂的粒径为0.5～2mm；比表面积为150～350m2/g。
[0022]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了上述Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂在大气污染物脱硫脱硝领域中的应用。
[0023]本专利技术的有益效果是：
[0024]1、本专利技术提供的Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂的制备方法，利用核壳材料的结构特性以及大气污染物SO2和NO之间的竞争吸附作用，构建出高比表面积的核壳内外双层吸附位点，用内核结构吸附NO，外壳结构吸附SO2，降低SO2对NO在内核结构上吸附的抑制作用，提高NO在内核结构上的吸附性能，最终实现SO2和NO在内外核壳结构吸附剂上的双层吸附，从而达到同步提高脱硫脱硝的能力。
[0025]2、本专利技术提供的Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂的制备方法，通过活性炭炭化处理和十六烷基三甲基溴化铵造孔处理两个过程联合，分别在核壳球体吸附剂上构建出多孔结构的内核和多孔结构的外壳，显著增加核壳球体的比表面积，并且可以分别通过设置活性炭的比例和炭化温度以及十六烷基三甲基溴化铵的比例来调节核壳球体吸附剂内外双层上的孔道结构，进而用以调节SO2和NO的吸附性能。本专利技术利用不同孔道结
构设置的内核外壳双层吸附结构，外壳结构的孔道结构可以降低气体分子进入的阻力，提高SO2的吸附量，而内核结构的孔道结构可增加NO的吸附位，两者进行相互协同，显著提升SO2和NO的吸附容量。
[0026]3、本专利技术提供的Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂的制备方法，通过浸渍
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煅烧法在Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体表面负载Fe2O3，利用Fe2O3表面助剂良好的氧化还原性和低温活性，有效提高了多孔核壳球体吸附剂的氧化性和稳定性，可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：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Al2O3/SiO2@TiO2核壳球体；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Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体；S5，将所述Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体浸渍于硝酸铁溶液中，得到硝酸铁溶液负载的多孔核壳球体，在80～120℃下干燥2～4h，随后在空气气氛下进行三次煅烧，得到Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂。2.根据权利要求1所述的Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂的制备方法，其特征在于：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)。3.根据权利要求1所述的Fe2O3负载Al2O3/SiO2@TiO2多孔核壳球体吸附剂的制备方法，其特征在于：在步骤S2中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：汤丁丁，王涛，霍培书，赵皇，
申请(专利权)人：中建三局绿色产业投资有限公司，
类型：发明
国别省市：