本发明专利技术涉及一种离子液体与金属双改性海泡石的制备方法及应用，以海泡石为原料，首先对其进行水热-盐酸法预处理，然后采用浸渍法对海泡石进行金属改性，接着用四烷基卤化铵/己内酰胺离子液体改性负载金属的海泡石，得到离子液体和金属双改性海泡石。将其用吸附-催化氧化二氧化硫工艺，发现该催化剂在一定温度下能高效吸附和催化氧化二氧化硫，三氧化硫用95%硫酸吸收，硫资源得到回收。本方法工艺简单，改性成本低廉，应用操作简便。该技术实现了海泡石的资源化与二氧化硫的无害化和减量化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于非金属矿和大气环境领域,具体涉及ー种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用。
技术介绍
我国是以煤炭为主要能源的国家，能源结构中煤炭占80%以上。随着我国经济的快速增长，城市化进程加快，人口不断增长，对能源的需求量也急骤上升，随之而来的ニ氧化硫污染问题日益突显。我国是世界上第一大煤炭消费国，第一大ニ氧化硫排放国。目前我国的大气污染属于典型的煤烟型污染，控制ニ氧化硫排放及酸雨危害一直是环境保护的重要任务。《国家环境保护“十二五”规划》中提出2015年ニ氧化硫排放量比2010年減少8%。全国エ业SO2排放量占到总体的70%以上，因此控制烟气脱硫可以有效控制ニ氧化硫污染、防治酸雨危害。国内外已研究开发出百余种烟气脱硫技木:钙法、氨法、炭法、镁法和钠法等。炭法脱硫技术因具有以下优点:不需随时向系统中加入脱硫剂，脱硫剂消耗少，运行费用低；脱硫产物能以浓硫酸、硫酸、硫磺等多种形式回收利用，适应不同的市场需求，设备相对较少，エ艺流程简单，被认为是极具前景的烟气脱硫技木，已成为各国竞相研究开发的重要技木。但是由于普通活性炭存在脱硫容量低、脱硫速率慢、更换成本较高等缺点，阻碍了其エ业推广应用，但国内海泡石资源丰富，来源广泛，性能优良，价格相较于活性炭便宜很多，且容易再生。海泡石是ー种具有层链状结构的含水富镁硅酸盐黏土，属于非金属矿物，全国已发现海泡石矿产地50多处，储量约1200万吨。基于其巨大的表面积和多微孔结构多被用作エ业上催化剂的载体。由于天然海泡石自身酸性极弱且富含杂质，一般不能单作为催化剂使用。多数学者研究发现通过对海泡石的改性可以优化其性能，使之适用于各类催化反应，扩大其应用范围。总结国内外研究可以看出，海泡石的改性方法主要包括酸改性、离子交换改性、有机配合物改性及矿物改性等，但均不够完善。酸改性虽能增加海泡石的热稳定性及比表面积，但海泡石的结构容易遭到破坏；尽管离子交换改性克服了酸改性对海泡石结构的破坏，但并不能用来改变海泡石的比表面积等。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中的问题，提供了一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用。它具有吸附容量大、脱硫速率快、催化氧化率高的优点，在空气净化领域的应用前景广泛。。本专利技术按以下技术方案予以实现:一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用，它包括以下步骤:a.预处理:将原始海泡石与10倍质量的水混合装入高压釜，150°C搅拌3h，抽滤，在105°C干燥4h，粉碎即得到水热处理海泡石；然后将所得水热处理海泡石与10倍质量的质量分数为6%的盐酸在25°C下反应6h，抽滤，水洗至中性，110°C干燥4h，得到水热-盐酸处理海泡石；所述盐酸浓度以体积百分比计算。b.金属改性:采用浸溃法对步骤a所得的水热-盐酸处理海泡石进行金属改性，将水热-盐酸处理海泡石浸溃在质量分数为15 25%的金属硝酸盐溶液中2飞h，过滤，滤饼用等体积水洗涤3次，干燥后在氮气保护下550°C焙烧4h，得到金属改性海泡石；C.离子液体改性:将步骤b得到的金属改性海泡石浸溃入质量分数为f 30%的己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体丙酮溶液中，以液面覆盖过金属改性海泡石为好，常温浸溃18 30h，过滤，用等体积的丙酮洗涤滤饼3次，晾干24h，35°C真空干燥6h，得离子液体和金属双改性海泡石催化剂；所述离子液体为己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体；d.将步骤c所得的己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体与金属双改性海泡石催化剂放入吸附塔中，在1(T80°C吸附-催化氧化100(T5000ppm的ニ氧化硫气体3h，吸附-催化氧化后的气体用95%硫酸吸收。所述金属硝酸盐为硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钡、硝酸铅、硝酸钴或硝酸锰中的ー种。所述离子液体中四烷基卤化胺为四甲基氯化铵、四甲基溴化铵、四こ基氯化铵、四こ基溴化铵、四丙基氯化铵、四丙基溴化铵、四丁基氯化铵、四丁基溴化铵、四戊基氯化铵、四戊基溴化铵、四己基氯化铵、四己基溴化铵、四庚基氯化铵、四庚基溴化铵、四辛基氯化铵、四辛基溴化铵、四壬基氯化铵、四壬基溴化铵、四癸基氯化铵或四癸基溴化铵中的ー种。优选的，所述的ー种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用，它包括以下具体步骤:a.预处理:将原始海泡石与10倍质量的水混合装入高压釜，150°C搅拌3h，抽滤，在105°C干燥4h，粉碎即得到水热处理海泡石；然后将所得水热处理海泡石与10倍质量的质量分数为6%的盐酸在25°C下反应6h，抽滤，水洗至中性，110°C干燥4h，得到水热-盐酸处理海泡石；所述盐酸浓度以体积百分比计算；b金属改性:将步骤a得到的海泡石浸溃在按质量分数为20%的硝酸铜溶液中2h，过滤，滤饼用等体积水洗涤3次，干燥后在氮气保护下550°C焙烧4h，得到铜改性海泡石；c离子液体改性:室温下，用己内酰胺分别和四丁基溴化铵进行反应，生成己内酰胺-四丁基溴化铵按质量比为2:1的离子液体。配制质量分数为20%的己内酰胺-四丁基溴化铵离子液体丙酮溶液。将步骤b得到的海泡石浸溃入离子液体丙酮溶液中，以液面覆盖过活性炭为好，常温浸溃30h，过滤，用等体积的丙酮洗涤滤饼3次，晾干24h，真空电热鼓风干燥箱中35°C真空干燥6h。最終得到己内酰胺-四丁基溴化铵和铜双改性海泡石；d将双改性海泡石放入吸附塔中，800C吸附-催化氧化IOOOppm的ニ氧化硫气体3h,吸附-催化氧化后的气体用95%硫酸吸收。本专利技术方法先对海泡石进行金属改性，主要目的是强化海泡石的催化氧化作用；然后用己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体对负载金属的海泡石进行改性，以增加催化剂的比表面积，強化其吸附性能，提高海泡石的利用率，为海泡石烟气脱硫技术的发展奠定基础。本专利技术与现有技术相比具有以下显著的优点:1、本专利技术的原料资源丰富，价格低廉，故本专利技术产品与现有技术相比大大降低了成本。2、己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体和金属双改性海泡石与原海泡石相比具有吸附容量大、脱硫速率快、催化氧化率高的优点。3、本方法实现了海泡石非金属矿的资源化、二氧化硫的无害化、减量化和资源化，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益。4、本专利技术预防和控制了二氧化硫污染问题，降低脱硫成本，提高海泡石利用率，实现了资源的综合利用，在空气净化领域应用前景广泛，社会效益显著。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的说明。实施例1a.预处理:将原始海泡石与10倍质量的水混合装入高压釜，150°C搅拌3h，抽滤，在105°C干燥4h，粉碎即得到水热处理海泡石；然后将所得水热处理海泡石与10倍质量的质量分数为6%的盐酸在25°C下反应6h，抽滤，水洗至中性，110°C干燥4h，得到水热-盐酸处理海泡石；b金属改性:将步骤a所得的海泡石浸溃质量分数为20%的硝酸铜溶液中4h，过滤，滤饼用等体积水洗涤3次，干燥后在氮气保护下550°C焙烧4h，得到铜改性海泡石；c离子液体改性:室温下，用己内酰胺分别和四丁基氯化铵进行反应，生成四丁基氯化铵/己内酰胺(2:1质量比)离子液体。配制质量分数为10%的己内酰胺-四丁基溴化铵离子液体丙酮溶液。将步骤b得到的海泡石浸溃入离子液体丙酮溶液中，以液面覆盖过活性炭为好，常温浸溃24h，过滤，用等体积的丙酮洗涤滤饼3次，晾干24h，真空电本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用，其特征是，它包括以下步骤：a.预处理：将原始海泡石与10倍质量的水混合装入高压釜，150℃搅拌3h，抽滤，在105℃干燥4h，粉碎即得到水热处理海泡石；然后将所得水热处理海泡石与10倍质量的质量分数为6%的盐酸在25℃下反应6h，抽滤，水洗至中性，110℃干燥4h，得到水热?盐酸处理海泡石；所述盐酸浓度以体积百分比计算；b.金属改性：采用浸渍法对步骤a所得的水热?盐酸处理海泡石进行金属改性，将水热?盐酸处理海泡石浸渍在质量分数为15~25%的金属硝酸盐溶液中2~6h，过滤，滤饼用等体积水洗涤3次，干燥后在氮气保护下550℃焙烧4h，得到金属改性海泡石；c.离子液体改性：将步骤b得到的金属改性海泡石浸渍入质量分数为1~30%的己内酰胺?四烷基卤化铵离子液体丙酮溶液中，以液面覆盖过金属改性海泡石为好，常温浸渍18~30h，过滤，用等体积的丙酮洗涤滤饼3次，晾干24h，35℃真空干燥6h，得离子液体和金属双改性海泡石催化剂；所述离子液体为己内酰胺?四烷基卤化铵离子液体；d.将步骤c所得的己内酰胺?四烷基卤化铵离子液体与金属双改性海泡石催化剂放入吸附塔中，在10~80℃吸附?催化氧化1000~5000ppm的二氧化硫气体3h，吸附?催化氧化后的气体用95%硫酸吸收。...
【技术特征摘要】
1.一种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用，其特征是，它包括以下步骤: a.预处理:将原始海泡石与10倍质量的水混合装入高压釜，150°C搅拌3h，抽滤，在105°C干燥4h，粉碎即得到水热处理海泡石；然后将所得水热处理海泡石与10倍质量的质量分数为6%的盐酸在25°C下反应6h，抽滤，水洗至中性，110°C干燥4h，得到水热-盐酸处理海泡石； 所述盐酸浓度以体积百分比计算； b.金属改性:采用浸溃法对步骤a所得的水热-盐酸处理海泡石进行金属改性，将水热-盐酸处理海泡石浸溃在质量分数为15 25%的金属硝酸盐溶液中2飞h，过滤，滤饼用等体积水洗涤3次，干燥后在氮气保护下550°C焙烧4h，得到金属改性海泡石； c.离子液体改性:将步骤b得到的金属改性海泡石浸溃入质量分数为f30%的己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体丙酮溶液中，以液面覆盖过金属改性海泡石为好，常温浸溃18 30h，过滤，用等体积的丙酮洗涤滤饼3次，晾干24h，35°C真空干燥6h，得离子液体和金属双改性海泡石催化剂； 所述离子液体为己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体； d.将步骤c所得的己内酰胺-四烷基卤化铵离子液体与金属双改性海泡石催化剂放入吸附塔中，在1(T80°C吸附-催化氧化lOOO'OOOppm的ニ氧化硫气体3h,吸附-催化氧化后的气体用95%硫酸吸收。2.如权利要求1所述的ー种离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用，其特征是，所述金属硝酸盐为硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钡、硝酸铅、硝酸钴或硝酸锰中的ー种。3.如权利要求1或2 所述的离子液体和金属双改性海泡石的制备方法及应用，其特征是，所述离子液体...
【专利技术属性】
技术研发人员：段二红，宋玉，郭斌，赵文霞，梁伟朝，
申请(专利权)人：河北科技大学，
类型：发明
国别省市：
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