本发明专利技术公开了一种镁铝水滑石及其制备方法及一种硫化物脱硫的方法，所述制备方法包括以下步骤：将镁源、铝源、模板剂与沉淀剂机械混合后进行固化反应，得到所述镁铝水滑石。本方法利用机械化学合成方法，通过研磨来达到金属间的均匀分散，通过加入气相二氧化硅及其后续去除手段来促进织构参数改善并增加表面羟基的暴露程度；通过滴加微量沉淀剂促进水解，高温固化后得到镁铝水滑石。该方法简单易行，耗时短，制备过程中只需微量碱溶液，产率高。本发明专利技术所制备的镁铝水滑石呈现出破碎的六边形纳米片状结构，有利于羟基暴露，在温度为50℃时具有接近100％COS转化率及120℃时具有接近100％的H2S转化率，适用于中低温COS和H2S脱除应用研究。应用研究。
【技术实现步骤摘要】
一种镁铝水滑石及其制备方法及一种硫化物脱硫的方法
[0001]本专利技术涉及一种镁铝水滑石及其制备方法及一种硫化物脱硫的方法，属于无机材料制备及应用领域。
技术介绍
[0002]随着全球对能源需求的快速增长和环境保护的日益严格，传统化石能源，如煤炭和石油资源的高效与清洁利用显得越来越重要。采用常规工艺处理这些化石能源不仅效率低，且处理排放后的工业尾气中含有硫化物 (主要为羰基硫(COS)和硫化氢(H2S))。这些排放的硫化物不仅污染大气环境，危害人类健康，还会腐蚀工业过程的下游设备和毒化催化剂。目前，工业上对尾气中的COS脱除主要采取加氢转化法、吸收法、光解法和水解法。尤其水解法(COS+H2O
→
CO2+H2S)以其温和的反应条件和高效的脱除效率在工业上被广泛应用。而针对尾气中的H2S，目前主要采用克劳斯工艺进行脱除。但受到热力学的限制，处理后尾气中依然残留有 3％
‑
5％的H2S。针对该问题，采用H2S选择性催化氧化可实现H2S的完全转化，且生成单质硫。虽然针对COS水解和H2S氧化都有对应的催化剂，如常见的中低温COS水解催化剂K/γ
‑
Al2O3和H2S氧化催化剂Fe2O3。但尚未有一种催化剂可同时实现对COS水解和H2S氧化的高效催化转化。
[0003]水滑石(Layered Double Hydrotalcites，简写LDHs)是一种具有层状结构的阴离子无机金属材料，也被称作层状复合金属氢氧化物或者阴离子黏土。其特殊的结构和物理化学性质，如碱性、微孔结构、吸附性能、催化性能等，在阻燃剂、催化剂、催化剂载体、污水处理剂、及石油工业等众多领域具有广泛的应用。此外，镁铝水滑石具有丰富的结构性碱中心(OH
‑
)，可有效吸附并活化酸性气体分子，展示出在脱硫领域的应用潜能。目前水滑石的制备方法主要有：共沉淀法、水热合成法、离子交换法等。其中共沉淀法和水热法是合成水滑石最常见的方法。但这两种方法都存在步骤复杂、产率低、不易调控等缺点。
技术实现思路
[0004]本专利技术克服以上不足之处，提出一种绿色简便的方法制备镁铝水滑石，以镁源和铝源为原料，通过引入气相二氧化硅模板剂来进行镁铝水滑石物化性质的改善，再添加少量的碱液促进结构搭建。该方法不仅可以得到结构完善，结晶度高的镁铝水滑石结构，且呈现出破碎的六边形纳米片，有利于活性组分的暴露。本专利技术为镁铝水滑石的简便绿色改性制备提供了参考，具有广阔深远的使用价值。基于优异的物化性质，所制备的镁铝水滑石不仅可高效催化COS水解，也能有效促进产生的H2S的催化转化，进一步，扩展了镁铝水滑石在硫化物脱除领域的应用。
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种镁铝水滑石的制备方法的方法，该方法包括以下步骤：将镁源、铝源、模板剂与沉淀剂机械混合后进行固化反应，得到所述镁铝水滑石，其中所述机械混合在玛瑙罐中进行，待机械混合后转移至干燥箱中进行固化反应，得到的初产物依次用氢氧化钠溶液和去离子水洗涤三次后直接干燥即得到用于硫化物催化转化
的镁铝水滑石；所述固化反应是在水热釜聚四氟乙烯内衬中进行。
[0006]所述模板剂为气相二氧化硅。
[0007]可选地，所述镁铝水滑石比表面积为72～175m2/g，孔容为 0.154～0.347cm3/g，平均孔径为5.03～7.49nm。
[0008]优选地，所述镁铝水滑石比表面积为130～175m2/g；孔容为 0.261～0.347cm3/g，平均孔径为5.84～7.49nm。
[0009]可选地，所述镁源选自甲醇镁、乙醇镁、硝酸镁中的至少一种；
[0010]所述铝源选自异丙醇铝、硝酸铝中的至少一种；
[0011]所述镁源与铝源的摩尔比为1～5:1；
[0012]所述镁源的摩尔数以所含镁元素的摩尔数计；
[0013]所述铝源的摩尔数以所含铝元素的摩尔数计；
[0014]优选地，所述镁源与铝源的摩尔比为2～4:1；
[0015]所述气相二氧化硅粒径为20～60nm，比表面积为150～300m2/g；
[0016]所述镁源与气相二氧化硅的质量比为5～36；
[0017]优选地，所述镁源与气相二氧化硅的质量比为6～15；
[0018]可选地，所述沉淀剂选自碳酸钠溶液、碳酸氢钠和碳酸铵中的至少一种；
[0019]所述沉淀剂与镁源摩尔比为0.08～0.17，其中所述镁源的摩尔数以所含镁元素的摩尔数计；
[0020]优选地，所述沉淀剂与镁源摩尔比为0.10～0.15；
[0021]可选地，所述机械混合具体步骤包括：将镁源、铝源和气相二氧化硅混合进行第一次球磨后，加入所述沉淀剂进行第二次球磨；
[0022]所述第一次球磨时间为5～30min；
[0023]优选地，所述第一次球磨时间可独立选自5min、10min、15min、20min、 25min、30min；
[0024]所述第二次球磨时间为30～60min；
[0025]优选地，所述第二次球磨时间可独立选自30min、40min、50min、60min；
[0026]可选地，所述固化反应温度为90～150℃，时间为6～12h。
[0027]优选地，所述固化反应温度可独立选自90℃、100℃、110℃、120℃、 130℃、140℃、150℃；
[0028]优选地，所述固化时间可独立选自6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h；
[0029]可选地，所述制备方法中还包括干燥；
[0030]所述干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～24h；
[0031]优选地，所述干燥温度可独立选自80℃、90℃、100℃、110℃、120℃；
[0032]优选地，所述干燥时间可独立选自12h、14h、16h、18h、20h、22h、 24h。
[0033]本申请的另一个方面，涉及一种硫化物脱硫的方法，所述方法包括：将硫化物与催化剂接触反应，其中所述催化剂选自所述的制备方法制得的镁铝水滑石中的至少一种；
[0034]所述硫化物选自羰基硫、硫化氢中的至少一种。
[0035]可选地，所述反应的具体步骤包括：将含有羰基硫和惰性气体的原料气与所述催化剂接触，并通入水蒸气进行催化水解反应得到硫化氢和二氧化碳，其中惰性气体作为平
衡气。
[0036]可选地，所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的至少一种；
[0037]所述原料气中，羰基硫的含量为100～200mg/m3；
[0038]反应过程中，原料气的质量空速为6000～14000mL/g
·
h；
[0039]优选地，所述羰基硫的含量可独立选自100mg/m3、150mg/m3、200 mg/m3；
[0040]优选地，所述原料气的质量空速为8000～12000mL/g
·
h；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种镁铝水滑石的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将镁源、铝源、模板剂与沉淀剂机械混合后进行固化反应，得到所述镁铝水滑石；所述模板剂为气相二氧化硅。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述镁源选自甲醇镁、乙醇镁、硝酸镁中的至少一种；所述铝源选自异丙醇铝、硝酸铝中的至少一种；所述镁源与铝源的摩尔比为1～5:1；所述镁源的摩尔数以所含镁元素的摩尔数计；所述铝源的摩尔数以所含铝元素的摩尔数计；所述气相二氧化硅粒径为20～60nm，比表面积为150～300m2/g；所述镁源与气相二氧化硅的质量比为5～36；所述沉淀剂选自碳酸钠、碳酸氢钠、碳酸铵中的至少一种；所述沉淀剂与镁源摩尔比为0.08～0.17，其中所述镁源的摩尔数以所含镁元素的摩尔数计。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述机械混合具体步骤包括：将镁源、铝源和气相二氧化硅混合进行第一次球磨后，加入所述沉淀剂进行第二次球磨；所述第一次球磨时间为5～30min；所述第二次球磨时间为30～60min。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述固化反应温度为90～150℃，时间为6～12h；所述制备方法中还包括干燥；所述干燥温度为80～120℃，干燥时间为12～24h。5.一种权利要求1～4任一项所述制备方法制备得到的镁铝水滑石，其特征在于，所述镁铝水滑石比表面积为72～175m2/g，孔容为0.154～0.347cm3/g，平均孔径为5.03～7....
【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠帅，米金星，刘岳峰，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：
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