一种生活垃圾气化原位双效固硫剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种生活垃圾气化原位双效固硫剂及其制备方法，固硫剂包括活性组分和载体，所述活性组分为锌铝复合氧化物，所述载体为氧化铜矿石；所述锌铝复合氧化物中，氧化锌占所述固硫剂的质量百分比为20

【技术实现步骤摘要】
一种生活垃圾气化原位双效固硫剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及固硫剂制备
，尤其是一种生活垃圾气化原位双效固硫剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国生活垃圾日产量巨大，利用其中的低碳能源替代部分化石燃料，对于减缓气候变暖、促进能源多元发展、履行我国争取2060年前实现碳中和的国际承诺具有十分重要的战略意义。然而，生活垃圾能源品位低且组分复杂，长期以来对其认识不足，相关基础研究薄弱，传统处理方式效率低且易产生污染。气化技术具有高效环保和可回收能量等优点，已逐渐成为包括生活垃圾在内的固废高效清洁利用的核心技术。该技术将生活垃圾高温转化成可燃气、焦油和生物炭等“气
‑
液
‑
固”三相产物。由于生活垃圾天然含有硫元素，气化时转变成的H2S、SO2气体不仅腐蚀管道而且释放至大气中造成二次污染，因此有必要对其进行脱除。
[0003]传统脱除气化产物中的含硫污染物采用的是多段式技术，即在气化炉后另连接脱除装置，装置内放有吸附剂以吸附H2S或SO2，且吸附剂一般只具备脱除单一含硫污染物功能。与传统技术不同，原位脱除指在气化炉内将固硫剂与生活垃圾均匀混合以达到气化和固硫在同一个过程中进行，该方法得以简化流程、降低设备成本、大幅提高效率，同时气化灰渣与固硫剂可一并处理，因此原位脱除技术具有显著的现实意义和广阔的应用前景。
[0004]使用原位技术脱除气化产生的含硫污染物核心任务就是开发固硫剂，现有工业上使用的固硫剂以具有脱除H2S或SO2单一功能的居多。CN112742204A公开了一种硫化钠合成工序中所用烟气固硫剂，除了所用原料多达12种外，制备方法繁琐，且该固硫剂只适用于脱除SO2气体而不具备脱除H2S功能，因此研发制备方法简单、原料廉价量少、具备双效功能的固硫剂显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的缺陷，本专利技术提供一种生活垃圾气化原位双效固硫剂及其制备方法，使固硫剂能同时拥有脱除H2S和SO2的双效功能。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种生活垃圾气化原位双效固硫剂，包括活性组分和载体，所述活性组分为锌铝复合氧化物，所述载体为氧化铜矿石；所述锌铝复合氧化物中，氧化锌占所述固硫剂的质量百分比为20
‑
35％，氧化铝占所述固硫剂质量百分比为3
‑
10％。
[0008]所述氧化锌占所述固硫剂质量百分比为25
‑
35％，所述氧化铝占所述固硫剂质量百分比为5
‑
10％。
[0009]所述氧化铜矿石中氧化铜质量百分比为0.80
‑
2.20％。
[0010]一种生活垃圾气化原位双效固硫剂的制备方法，包括以下步骤：
[0011]将块状氧化铜矿石破碎成粒状；
[0012]配置混合碱溶液、锌铝混合盐溶液；
[0013]取适量破碎后的粒状氧化铜矿石加入到去离子水中搅拌形成混合物；
[0014]将所述锌铝混合盐溶液和所述混合碱溶液加入到所述混合物中，反应得到浆液；
[0015]将所述浆液晶化、抽滤、洗涤、干燥和焙烧，得固硫剂成品。
[0016]所述锌铝混合盐溶液为硝酸锌和硝酸铝的混合盐溶液，或者硫酸锌和硫酸铝的混合盐溶液；
[0017]所述混合盐溶液中，锌、铝的摩尔比为2∶1～4∶1；所述混合碱溶液为碳酸钠和氢氧化钠的混合碱溶液，所述混合碱溶液中碳酸钠和氢氧化钠的摩尔比为15∶1～20∶1。
[0018]所述混合盐溶液中，锌、铝摩尔比为2.5∶1～3.8∶1。
[0019]将粒状氧化铜矿石加入到去离子水中，且固液质量比为1∶15～1∶20，磁力搅拌的同时缓慢滴加所述混合盐溶液和所述混合碱溶液，控制反应温度60
‑
80℃及pH 9
‑
11，反应中得到白色悬浮液后继续搅拌30min。
[0020]将所得浆液晶化6
‑
8h，再将其抽滤、去离子水洗涤、100℃下干燥，最后在400
‑
500℃下焙烧得固硫剂成品。
[0021]所述反应温度为70
‑
80℃，pH为9
‑
10；焙烧温度为450
‑
500℃。
[0022]将块状氧化铜矿石破碎至2
‑
3mm粒状。
[0023]本专利技术的有益效果如下：
[0024]本专利技术提供的固硫剂具有双效功能，氧化铝提供了丰富的SO2吸附碱性位点，且固硫剂的层状结构增强了H2S与CuO及ZnO的反应活性，因而固硫剂能够同时吸附H2S和SO2。本专利技术固硫剂可与生活垃圾在气化炉内共混进行原位固硫，有利于简化固废处理工艺流程降低系统能耗。本专利技术的固硫剂具有层状结构，热稳定性良好，共沉淀制备方法使得固硫剂具有较高的比表面积。本专利技术固硫剂载体为低品位氧化铜矿石，来源广泛，价格低廉，在降低固硫剂生产成本的同时开拓了低品位矿石资源化的途径。本专利技术的固硫剂制备方法简单、使用原料量较少，节约了固硫剂制备成本。
附图说明
[0025]图1为本专利技术制备方法的流程图。
[0026]图2为本专利技术双效固硫剂的微观结构图。
具体实施方式
[0027]以下说明本专利技术的具体实施方式。
[0028]本申请的一种生活垃圾气化原位双效固硫剂，包括活性组分和载体，所述活性组分为锌铝复合氧化物，所述载体为氧化铜矿石；所述锌铝复合氧化物中，氧化锌占所述固硫剂的质量百分比为20
‑
35％，氧化铝占所述固硫剂质量百分比为3
‑
10％。
[0029]作为优选例，氧化锌占所述固硫剂质量百分比为25
‑
35％，氧化铝占所述固硫剂质量百分比为5
‑
10％。
[0030]作为优选例，氧化铜矿石为低品位氧化铜矿石，其中氧化铜质量百分比为0.80
‑
2.20％。
[0031]如图2所示，双效固硫剂呈层状结构。CuO层叠排列，使得固硫剂具有较高的比表面
积和较好的热稳定性。
[0032]如图1所示，本申请的一种生活垃圾气化原位双效固硫剂的制备方法，包括以下步骤：
[0033]将块状氧化铜矿石破碎成粒状；
[0034]配置锌铝混合盐溶液和混合碱溶液；
[0035]取适量破碎后的粒状氧化铜矿石加入到去离子水中搅拌形成混合物；
[0036]将锌铝混合盐溶液和混合碱溶液加入到所述混合物中，反应得到浆液；
[0037]将浆液晶化、抽滤、洗涤、干燥和焙烧，得固硫剂成品。
[0038]本申请使用的硝酸盐、碱等均为分析纯级，原料均为市售所得。
[0039]锌铝混合盐溶液可为硫酸盐或硝酸盐。
[0040]以下以具体实施例进一步说明本申请生活垃圾气化原位双效固硫剂的制备方法。
[0041]实施例1：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生活垃圾气化原位双效固硫剂，其特征在于，包括活性组分和载体，所述活性组分为锌铝复合氧化物，所述载体为氧化铜矿石；所述锌铝复合氧化物中，氧化锌占所述固硫剂的质量百分比为20
‑
35％，氧化铝占所述固硫剂质量百分比为3
‑
10％。2.根据权利要求1所述的生活垃圾气化原位双效固硫剂，其特征在于，所述氧化锌占所述固硫剂质量百分比为25
‑
35％，所述氧化铝占所述固硫剂质量百分比为5
‑
10％。3.根据权利要求1所述的生活垃圾气化原位双效固硫剂，其特征在于，所述氧化铜矿石中氧化铜质量百分比为0.80
‑
2.20％。4.根据权利要求1所述的生活垃圾气化原位双效固硫剂，其特征在于，所述双效固硫剂呈层状结构。5.一种如权利要求1
‑
4任一所述的生活垃圾气化原位双效固硫剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将块状氧化铜矿石破碎成粒状；配置锌铝混合盐溶液，以及混合碱溶液；取适量破碎后的粒状氧化铜矿石加入到去离子水中搅拌形成混合物；将所述锌铝混合盐溶液和所述混合碱溶液加入到所述混合物中，反应得到浆液；将所述浆液晶化、抽滤、洗涤、干燥和焙烧，得到固硫剂成品。6.根据权利要求5所述的生活垃圾气化原位双效固硫剂的制备方法，其特征在于，所述锌铝混合盐溶液为硝酸锌和硝酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：董新新，黄亚继，金保昇，田新启，王晓佳，刘洋，丁雪宇，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：