【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气体净化与脱硫，尤其涉及一种活性炭脱硫剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、随着我国双碳目标的不断推进，煤、石油、天然气等传统化石能源急需寻找创新利用方式实现其清洁、高效、低碳利用。然而化石能源中由于硫杂质的存在，在其清洁高效利用过程中不可避免的会产生硫化物，主要以h2s为主。h2s是一种具有臭鸡蛋气味的毒性和腐蚀性气体，它不仅会腐蚀管路、毒害下游催化剂，给工业生产造成安全隐患和经济损失，而且会破坏环境，危害人的身体健康。
2、活性炭是工业上常用的一种常温干法脱硫剂，具有较高的脱硫效率，但目前工业上所用的活性炭脱硫剂大都需要在含氧气气氛下才能发挥脱硫功能，而在无氧气氛下其脱硫性能极低。煤制气和天然气等化石原料气体大都为含有微量氧或无氧的还原性气体，若使用活性炭脱硫剂需额外补充氧气。氧气的补入不仅增加了工业生产的安全隐患，若后续工艺需在无氧气氛下进行时还需对原料气进行脱氧处理，这将会大幅增加工业生产成本。因此，研发一种无需在含氧气气氛下使用的活性炭脱硫剂显得尤为重要。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于至少部分地解决上述的技术问题，旨在提供一种活性炭脱硫剂及其制备方法和应用。
2、在本专利技术的一个方面中，提供了一种活性炭脱硫剂，其中所述脱硫剂通过将活性炭浸渍到硝酸溶液中通过干燥和焙烧获得，所述活性炭脱硫剂的表面含有含氧官能团和含氮物种。
3、在一些实施例中，所述含氧官能团包括羧基、酯基、醌基、酮基和羟基中的至少一种或它们的任意组
4、在一些实施例中，所述含氮物种包括吡啶氮以及吡啶氮与吡咯氮和石墨烯氮中的任一种或它们的任意组合。
5、在一些实施例中，所述含氮物种通过焙烧引入到活性炭的骨架结构中。
6、在一些实施例中，通过将活性炭浸渍到硝酸溶液中把含氧官能团和含氮物种引入到活性炭的表面。
7、在本专利技术的另一方面中，提供了一种活性炭脱硫剂的制备方法，所述活性炭脱硫剂是上述的活性炭脱硫剂，所述制备方法包括以下步骤：
8、(1)将颗粒状的活性炭浸渍到适量的硝酸溶液中，静置2-3h；
9、(2)将硝酸浸渍后的活性炭置于30-50℃干燥10-12h；
10、(3)将干燥后的活性炭在n2或ar气氛下升温至300-600℃，焙烧2-3h，升温速率为1-2℃/min，n2或ar流速为100-150ml/min，最终获得活性炭脱硫剂。
11、在一些实施例中，在步骤(1)中，活性炭：硝酸的比例为1g：1-3ml，硝酸溶液的浓度为4-12mol/l。
12、在一些实施例中，在步骤(2)中，将硝酸浸渍后的活性炭置于烘箱中进行干燥。
13、在一些实施例中，在步骤(3)中，将干燥后的活性炭置于管式炉中进行焙烧。
14、在本专利技术的另一方面中，提供了一种活性炭脱硫剂脱除h2s的应用，所述活性炭脱硫剂是上述的活性炭脱硫剂，或上述的活性炭脱硫剂的制备方法制备的活性炭脱硫剂，所述活性炭脱硫剂在无氧气氛下通过自身的含氧官能团作为氧源，含氮物种和含氧官能团同时引入到活性炭脱硫剂的表面上，其中含氧官能团在于为h2s氧化提供氧源；含氮物种的作用在于提供碱性位点和激发活性炭表面的含氧官能团，使其具有氧化h2s的能力。
15、根据本专利技术实施例所述的活性炭脱硫剂及其制备方法和应用具有以下优点中的至少一个：
16、将活性炭浸渍到硝酸溶液中，然后通过加热干燥、惰性气氛下焙烧等工艺得到活性炭脱硫剂，活性炭脱硫剂的表面含有羧基、酯基、醌基、酮基和羟基等含氧官能团以及吡啶氮、吡咯氮和石墨烯氮等含氮物种。含氧官能团的作用在于为h2s氧化提供氧源；含氮物种的作用一方面在于提供碱性位点，促进脱硫过程中h2s的解离；另一方面在于激发活性炭表面的含氧官能团，使其具有氧化h2s的能力。脱硫剂的最高硫容可达300mg/g。
17、本专利技术特别适用于煤制气、天然气、沼气和合成气等含有微量氧或无氧工业气体中h2s气体的脱除，同时也适用于含氧气气氛下h2s的脱除，应用范围广泛。
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1.一种活性炭脱硫剂，其中所述活性炭脱硫剂通过将活性炭浸渍到硝酸溶液中通过干燥和焙烧获得，所述活性炭脱硫剂的表面含有含氧官能团和含氮物种。
2.根据权利要求1所述的活性炭脱硫剂，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的活性炭脱硫剂，其特征在于，
4.根据权利要求1-3中任一项所述的活性炭脱硫剂，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的活性炭脱硫剂，其特征在于，
6.一种活性炭脱硫剂的制备方法，所述活性炭脱硫剂是根据权利要求1-5中任一项所述的活性炭脱硫剂，所述制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的活性炭脱硫剂的制备方法，其特征在于，
8.根据权利要求7所述的活性炭脱硫剂的制备方法，其特征在于，
9.根据权利要求8所述的活性炭脱硫剂的制备方法，其特征在于，
10.一种活性炭脱硫剂脱除H2S的应用，所述活性炭脱硫剂是根据权利要求1-5中任一项所述的活性炭脱硫剂，或根据权利要求6-9中任一项所述的活性炭脱硫剂的制备方法制备的活性炭脱硫剂，所述活性炭脱硫剂在无氧气氛下通过自身
...【技术特征摘要】
1.一种活性炭脱硫剂，其中所述活性炭脱硫剂通过将活性炭浸渍到硝酸溶液中通过干燥和焙烧获得，所述活性炭脱硫剂的表面含有含氧官能团和含氮物种。
2.根据权利要求1所述的活性炭脱硫剂，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的活性炭脱硫剂，其特征在于，
4.根据权利要求1-3中任一项所述的活性炭脱硫剂，其特征在于，
5.根据权利要求4所述的活性炭脱硫剂，其特征在于，
6.一种活性炭脱硫剂的制备方法，所述活性炭脱硫剂是根据权利要求1-5中任一项所述的活性炭脱硫剂，所述制备方法包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的活性炭脱硫剂的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨超，苏哲林，王业双，梁美生，樊惠玲，上官炬，冯宇，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：
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