[發(fā)明專(zhuān)利]光-芬頓氧化脫除煤中硫分的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110288391.1
• 申請(qǐng)日: 2021-03-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113046148B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李梅;丁寧;岳勁松;孫功成;程嗣丹;程雪云
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北方民族大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C10L9/06
• 分類(lèi)號(hào): C10L9/06
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• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明提供了一種光?芬頓氧化脫除煤中硫分的方法，將粉碎后的煤樣和硫酸亞鐵、過(guò)氧化氫按照一定以比例配制得到煤漿，然后用紫外光燈輻照反應(yīng)，然后抽濾、清洗、烘干得到精煤。本發(fā)明利用光?芬頓聯(lián)合氧化體系，在不添加催化劑的條件下，通過(guò)紫外光輻照加速芬頓試劑中OH·的產(chǎn)生速率，并促使二價(jià)鐵離子的再生。在此過(guò)程中，紫外光輻照與芬頓反應(yīng)聯(lián)合作用產(chǎn)生的大量強(qiáng)氧化性物質(zhì)(活性自由基?羥基自由基)，可將煤中無(wú)機(jī)硫和部分的有機(jī)硫氧化成極性更高的形態(tài)除去，不僅可以氧化硫鐵礦，還可以破壞有機(jī)硫的C?S鍵，使得脫硫率提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及潔凈煤技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種光-芬頓氧化脫除煤中硫分的方法。

背景技術(shù)

能源對(duì)工業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要，隨著全球工業(yè)化的推進(jìn)，人類(lèi)對(duì)能源的需求激增。煤炭是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源，但是高硫煤的產(chǎn)量占據(jù)具較高比例。如果直接將高硫煤投入工業(yè)使用，在過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量有毒有害氣體，其中的SO₂、SO₃和H₂S對(duì)人類(lèi)和環(huán)境造成的傷害極大。因此，有效去除煤中硫分是潔凈煤的關(guān)鍵技術(shù)之一。

常用的煤炭脫硫方法主要有物理脫硫、生物脫硫及化學(xué)脫硫等，其中各國(guó)學(xué)者對(duì)化學(xué)脫硫的研究最為廣泛。化學(xué)氧化脫硫法可采用不同的氧化劑，例如分子氧、臭氧、過(guò)氧化氫和有機(jī)過(guò)氧化物等，其中過(guò)氧化氫因其價(jià)格低廉、無(wú)污染、腐蝕性弱而得到廣泛應(yīng)用。研究者們?cè)谔骄砍暫臀⒉ㄝo助過(guò)氧化氫對(duì)高硫煤的脫硫?qū)嶒?yàn)中發(fā)現(xiàn)，該操作能有效脫除煤中無(wú)機(jī)硫及硫醇，亞砜和噻吩等形態(tài)的硫分，且可使灰分顯著降低。但是超聲和微波使用時(shí)的耗能量大，對(duì)設(shè)備要求較高，致使批量處理煤受限。光催化技術(shù)因其綠色環(huán)保和可持續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，成為了一種極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦图夹g(shù)。近年來(lái)，使用利用光助H₂O₂催化氧化來(lái)降低燃料中的硫分方面也受到了各界的關(guān)注。

芬頓反應(yīng)在1893年被英國(guó)人Fenton HJ發(fā)現(xiàn)，芬頓反應(yīng)是指二價(jià)鐵離子與過(guò)氧化氫反應(yīng)產(chǎn)生具有強(qiáng)氧化活性的羥基自由基(OH·)，羥基自由基能夠氧化廢水中難以降解的有機(jī)污染物，達(dá)到水的凈化。在過(guò)去的研究中發(fā)現(xiàn)，對(duì)于紫外光可以促進(jìn)芬頓反應(yīng)中羥基自由基的生成，并且在紫外光和產(chǎn)生的氧化性物質(zhì)的作用下，可以破壞有機(jī)硫中的碳硫(C-S)鍵。因此，利用芬頓反應(yīng)結(jié)合一定的光催化，可以促進(jìn)含硫產(chǎn)品脫硫，但是當(dāng)前光催化氧化脫硫大多用于油品脫硫，目前沒(méi)有將光-芬頓反應(yīng)聯(lián)合脫除用于煤炭脫硫的應(yīng)用，且過(guò)程中均需要添加合適的催化劑對(duì)光進(jìn)行響應(yīng)，以提高脫硫率。

因此，需要提供一種光-芬頓氧化脫除煤中硫分的方法，將光-芬頓氧化體系應(yīng)用于脫出煤中的硫分，減少脫硫過(guò)程中催化劑的使用，提高煤脫硫率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，提供了一種光-芬頓氧化脫除煤中硫分的方法，利用光-芬頓聯(lián)合氧化體系，在不添加催化劑的條件下，通過(guò)紫外光輻照加速OH·的產(chǎn)生速率，并促使二價(jià)鐵離子的再生。在此過(guò)程中，紫外光輻照與芬頓反應(yīng)聯(lián)合作用產(chǎn)生的大量強(qiáng)氧化性物質(zhì)，將煤中無(wú)機(jī)硫和部分的有機(jī)硫氧化成極性更高的形態(tài)除去，使得脫硫率提高。

本發(fā)明提供了一種光-芬頓氧化脫除煤中硫分的方法，其特征在于，以下步驟：

(1)將煤樣破碎、研磨、篩分至粒徑≤74μm；

(2)在石英側(cè)照瓶中加入煤樣和硫酸亞鐵，然后按照煤樣∶過(guò)氧化氫＝1g∶(3～10)mL的比例加入過(guò)氧化氫溶液，在常溫環(huán)境下混合均勻配制得到煤漿，使用稀氫氧化鈉和稀鹽酸配置溶液調(diào)節(jié)煤漿的pH為2～7，并使得Fe²⁺在溶液中的濃度為3.0～4.0×10^-3mol·L^-1；

(3)將煤漿用功率為120～200W的紫外光燈輻照反應(yīng)20～60min；

(4)反應(yīng)結(jié)束后對(duì)煤漿進(jìn)行抽濾，并使用熱蒸餾水清洗煤樣，直到濾液呈中性，收集樣品置于烘箱中烘干，得到精煤。

優(yōu)選的，所述步驟(2)中煤漿的pH為3～5。