本发明专利技术涉及一种钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料在硫化氢选择氧化过程中的应用，主要用于煤化工和石油化工酸性气中的硫化氢选择氧化制取单质硫。利用类水滑石层间阴离子的可交换性，将在一定pH条件下制得的V10O286-离子交换到类水滑石材料的层间，经高温煅烧后制得衍生复合物催化材料。该催化材料的活性组分为钒酸盐(V2O86-)中的五价钒离子(V5+)。该类催化剂具有元素可调变性强，制备过程简易等特点，并且可以在硫化氢选择氧化过程中同时得到较高的转化率和选择性，具有很好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料(M2+xM3+V-LD0，X = 2-4，M2+=Mg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+, M3+ = Fe3+、Co3+、Al3+、Mn3+)的制备及其在硫化氢选择氧化回收元素硫的过程中的应用。
技术介绍
在煤化工和石油化工行业生产过程中排放的酸性尾气中会含有一定量的硫化氢气体，硫化氢是一种具有臭味的有毒有害气体，不仅对人体健康有害而且还能对生产设备产生腐蚀作用。近年来随着人们环保意识的加强和环保法规的日益严格，对硫化氢气体的治理变得迫在眉睫。目前工业广泛应用的工艺为Claus法硫回收工艺，该法不仅能够实现硫磺的回收利用，还能够有效的降低尾气中硫化氢的含量，该工艺的基本原理如下 H2S+ (3/2) O2 — S02+H20S02+2H2S — 2H20+ (3/n) Sn但Claus反应受热力学平衡限制，在3段Claus催化转化器的条件下，硫化氢转化率仅能达到97%左右,仍有3%左右的硫化氣气体随尾气排入大气，为得到更闻的硫化氣转化率和硫收率，superclaus工艺应运而生,它的主要原理是在claus反应器末端接一反应器，该反应器内装填有硫化氢选择氧化催化剂，该过程发生的反应主要为H2S+l/202 — (l/n)Sn+H20由于该反应过程不受热力学限制，理论上能达到100%的硫回收率，因此该反应主要受限于催化剂的催化活性。近来来对硫化氢选择氧化催化剂的研究主要集中于分子筛体系、碳体系等，而类水滑石材料是一种层状的阴离子粘土材料，其具有一定的酸碱位和层间阴离子及层板阳离子的可交换性等特征，是一种理想的催化剂载体，而钒离子在硫化氢的选择氧化过程中表现出较好的催化活性，因此将钒插层类水滑石后进行煅烧，不仅能得到具有丰富孔结构的衍生复合氧化物，而且在硫化氢选择氧化过程中表现出较好的催化活性和硫选择性。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种合成钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料(M2+xM3+V-LD0, X = 2-4，M2+ = Mg2+、Gu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+，M3+ = Fe3+、Co3+、Al3+、Mn3+)的方法，并将该材料应用于煤化工和石油化工酸性气中H2S的选择氧化过程中。该催化材料具有高催化活性和高硫选择性的特征。本专利技术的目的实施方案如下⑴采用共沉淀的方法制备类水滑石(M2+xM3+_LDH，X=2-4, M2+ = Mg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+, M3+ = Fe3+、Co3+、Al3+、Mn3+)，将一定量金属盐硝酸溶液在40-60°C，pH = 8-10条件下滴入惰性气体(氮气)保护的一定量去离子水中，滴定完成后晶化成核15-20小时，之后去离子水洗涤离心，40-60°C下烘干。得到类水滑石前驱物。(2)离子交换法制备不同钒交换量(5-20% )的钒插层类水滑石前驱物(M2+xM3+V1Q028-LDH，X = 2-4，M2+ = Mg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+，M3+ = Fe3+、Co3+、Al3+、Mn3+)，首先将一定量的偏钒酸钠在pH = 4. 5-6的条件下溶解到一定量的去离子水中，钒离子以VltlO286-形式存在，然后在40-60°C，pH = 4. 5-6的条件下，在惰性气体(氮气)保护下将该溶解滴入一定量的类水滑石水溶液中，滴定完成后继续搅拌0. 5-2小时，保证离子交换完全进行。抽滤，40-60°C烘干，得到钒插层类水滑石前驱物。(3)钒插层类水滑石衍生复合氧化物(M2+xM3+V-LD0，X=2-4，M2+ = Mg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+，M3+ = Fe3+、Co3+、Al3+、Mn3+)的制备，将一定量的钒插层类水滑石前驱物置于马弗炉中在500-60(TC条件下焙烧3-6小时，制得衍生复合氧化物，其中钒以钒酸盐(V2O86O的形式存在。⑷催化剂活性评价，其中H2S的浓度为IOppm 50000ppm ;空速为lOOOIOOOOtr1 ；02浓度为H2S浓度的1/2，氮气作为载气。本专利技术具有以下有益效果·I)类水滑石催化材料层板元素可调变性强，可制备不同元素的衍生复合氧化物催化材料。且制备过程简易、易实现工业化生产。3钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料在煤化工和石油化工酸性气中H2S的选择氧化过程中应用，可以同时得到较高的转化率和选择性，从而达到较高的硫收率。附图说明图I :不同钒交换量的Mg2AlVltlO28-LDH的X射线衍射谱图。图2 :8%钒交换量的 MgxAlV10O28-LDH(x = 2、2. 5、3、3. 5、4)的 X 射线衍射谱图。图3 :不同钒交换量的Mg2AlV-LDO的X射线衍射谱图。图4 :不同钒交换量的Mg2AlV-LDO作为H2S选择氧化催化剂的转化率曲线。图5 :不同钒交换量的Mg2AlV-LDO作为H2S选择氧化催化剂的硫收率曲线。具体实施例方式下面列举实例，说明本专利技术钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料的制备方法和其应用于H2S选择氧化过程的催化活性和选择性。实施例I :不同钒交换量(5%、8%、10%、20% )的钒插层镁铝类水滑石衍生复合氧化物(Mg2AlV-LDO)催化材料的制备第I步镁铝水滑石前驱物(Mg2Al-LDH)的制备将30.72g Mg(NO3)2 .6H20 和 22. 5gAl (NO3) 3 .9H20 溶解于 IOOmL 去离子水中，镁离子和铝离子浓度分别为I. 2moL/L和0. 6moL/L。将上述溶液在40_60°C、pH = 8-10条件下滴入持续搅拌的、惰性气体(氮气)保护下的定量去离子水中，PH的控制通过滴加2moL/L的NaOH溶液实现。滴加完成后溶液继续在40-60°C、惰性气体(氮气)保护条件下搅拌晶化成核15-20h。然后冷却、离心、洗涤至中性，40-60°C条件下烘干，得到Mg2Al-LDH材料。第2步离子交换法制备不同钒交换量(5%、8%、10%、20% )的钒插层镁铝类水滑石前驱物(Mg2AlVltlO28-LDH)将3g碾磨过的40-60目的镁铝水滑石材料溶解于定量去离子水中，然后该溶液在40-60°C、惰性气体(氮气)保护条件下搅拌0. 5-2h。将0.46g偏钒酸钠(5%钒交换量)溶解到定量去离子水中，将该溶解在PH = 4. 5-6、惰性气体(氮气)保护条件下滴加到搅拌0. 5-2h的水滑石溶液中，滴加过程的pH值通过滴加0. ImoL/L的硝酸溶液控制，滴加完成后溶解在40-60°C、惰性气体(氮气)保护条件下继续搅拌0. 5-2h，然后冷却、抽滤、洗涤至中性，40-60°C烘干。同理调整偏钒酸钠的质量分别为0. 62g、0. 78g和I. 56g，制得交换量分别是8 %、10 %和20 %的前驱物材料(Mg2AlVltlO28-LDH)。第3步钒插层镁铝类水滑石衍生复合氧化物材料(Mg2AlV-LDO)的制备将2中的材料置于马弗炉中，以10°C /min的速率升温，在500-600°C条件下焙烧3_6h，制得钒插层镁铝类水滑石衍生复合氧化物材料(Mg2AlV-LDO)。实施例2 :8%钒交换量的钒插层镁铝本文档来自技高网...
【技术保护点】
本专利技术涉及一种钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料(M2+xM3+V？LDO，x＝2？4，M2+＝Mg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+，M3+＝Fe3+、Co3+、Al3+、Mn3+)在硫化氢选择氧化回收元素硫的过程中的应用。
【技术特征摘要】
1.本发明涉及一种钒插层类水滑石衍生复合氧化物催化材料(M2+xM3+V-LDO，X= 2-4，M2+ = Mg2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Co2+，M3+ = Fe3+、Co3+、Al3+、Mn3+)在硫化氢选择氧化回收元素硫的过程中的应用。2.如权利要求I所述，离子交换过程是在pH= 4. 5-6和惰性气体(氮气)保护的条件下进行的，在该条件下钒离子以VltlO286...
【专利技术属性】
技术研发人员：郝郑平，张鑫，窦广玉，程杰，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：
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