[發明專利]一種離子液體和金屬雙改性海泡石的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201310051294.6
• 申請日: 2013-02-16
• 公開（公告）號: CN103111333A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 段二紅;宋玉;郭斌;趙文霞;梁偉朝
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;B01J31/26;B01J31/32;B01D53/86;B01D53/50
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 朱江嶺

技術領域

本發明屬于非金屬礦和大氣環境領域，具體涉及一種離子液體和金屬雙改性海泡石的制備方法及應用。

背景技術

我國是以煤炭為主要能源的國家，能源結構中煤炭占80%以上。隨著我國經濟的快速增長，城市化進程加快，人口不斷增長，對能源的需求量也急驟上升，隨之而來的二氧化硫污染問題日益突顯。我國是世界上第一大煤炭消費國，第一大二氧化硫排放國。目前我國的大氣污染屬于典型的煤煙型污染，控制二氧化硫排放及酸雨危害一直是環境保護的重要任務。《國家環境保護“十二五”規劃》中提出2015年二氧化硫排放量比2010年減少8%。全國工業SO₂排放量占到總體的70%以上，因此控制煙氣脫硫可以有效控制二氧化硫污染、防治酸雨危害。

國內外已研究開發出百余種煙氣脫硫技術：鈣法、氨法、炭法、鎂法和鈉法等。炭法脫硫技術因具有以下優點：不需隨時向系統中加入脫硫劑，脫硫劑消耗少，運行費用低；脫硫產物能以濃硫酸、硫酸、硫磺等多種形式回收利用，適應不同的市場需求，設備相對較少，工藝流程簡單，被認為是極具前景的煙氣脫硫技術，已成為各國競相研究開發的重要技術。但是由于普通活性炭存在脫硫容量低、脫硫速率慢、更換成本較高等缺點，阻礙了其工業推廣應用，但國內海泡石資源豐富，來源廣泛，性能優良，價格相較于活性炭便宜很多，且容易再生。

海泡石是一種具有層鏈狀結構的含水富鎂硅酸鹽黏土，屬于非金屬礦物，全國已發現海泡石礦產地50多處，儲量約1200萬噸。基于其巨大的表面積和多微孔結構多被用作工業上催化劑的載體。由于天然海泡石自身酸性極弱且富含雜質，一般不能單作為催化劑使用。多數學者研究發現通過對海泡石的改性可以優化其性能，使之適用于各類催化反應，擴大其應用范圍。總結國內外研究可以看出，海泡石的改性方法主要包括酸改性、離子交換改性、有機配合物改性及礦物改性等，但均不夠完善。酸改性雖能增加海泡石的熱穩定性及比表面積，但海泡石的結構容易遭到破壞；盡管離子交換改性克服了酸改性對海泡石結構的破壞，但并不能用來改變海泡石的比表面積等。

發明內容

本發明為解決現有技術中的問題，提供了一種離子液體和金屬雙改性海泡石的制備方法及應用。它具有吸附容量大、脫硫速率快、催化氧化率高的優點，在空氣凈化領域的應用前景廣泛。。

本發明按以下技術方案予以實現：

一種離子液體和金屬雙改性海泡石的制備方法及應用，它包括以下步驟：

a.預處理：將原始海泡石與10倍質量的水混合裝入高壓釜，150℃攪拌3h，抽濾，在105℃干燥4h，粉碎即得到水熱處理海泡石；然后將所得水熱處理海泡石與10倍質量的質量分數為6%的鹽酸在25℃下反應6h，抽濾，水洗至中性，110℃干燥4h，得到水熱-鹽酸處理海泡石；所述鹽酸濃度以體積百分比計算。

b.金屬改性：采用浸漬法對步驟a所得的水熱-鹽酸處理海泡石進行金屬改性，將水熱-鹽酸處理海泡石浸漬在質量分數為15~25%的金屬硝酸鹽溶液中2~6h，過濾，濾餅用等體積水洗滌3次，干燥后在氮氣保護下550℃焙燒4h，得到金屬改性海泡石；

c.離子液體改性：將步驟b得到的金屬改性海泡石浸漬入質量分數為1~30%的己內酰胺-四烷基鹵化銨離子液體丙酮溶液中，以液面覆蓋過金屬改性海泡石為好，常溫浸漬18~30h，過濾，用等體積的丙酮洗滌濾餅3次，晾干24h，35℃真空干燥6h，得離子液體和金屬雙改性海泡石催化劑；

所述離子液體為己內酰胺-四烷基鹵化銨離子液體；

d.將步驟c所得的己內酰胺-四烷基鹵化銨離子液體與金屬雙改性海泡石催化劑放入吸附塔中，在10~80℃吸附-催化氧化1000~5000ppm的二氧化硫氣體3h，吸附-催化氧化后的氣體用95%硫酸吸收。

所述金屬硝酸鹽為硝酸銅、硝酸鐵、硝酸鎳、硝酸鋇、硝酸鉛、硝酸鈷或硝酸錳中的一種。

所述離子液體中四烷基鹵化胺為四甲基氯化銨、四甲基溴化銨、四乙基氯化銨、四乙基溴化銨、四丙基氯化銨、四丙基溴化銨、四丁基氯化銨、四丁基溴化銨、四戊基氯化銨、四戊基溴化銨、四己基氯化銨、四己基溴化銨、四庚基氯化銨、四庚基溴化銨、四辛基氯化銨、四辛基溴化銨、四壬基氯化銨、四壬基溴化銨、四癸基氯化銨或四癸基溴化銨中的一種。

優選的，所述的一種離子液體和金屬雙改性海泡石的制備方法及應用，它包括以下具體步驟：