氧化铝负载纳米铜基脱硫剂的制备及脱硫效能研究

摘要

为了提高纳米脱硫剂活性组分利用率，提高脱硫活性，降低其使用成本，解决脱硫剂再生难等问题，本研究拟开发一种脱硫效果好，性能稳定，可再生的负载型纳米铜基脱硫剂，为工业化应用提供技术参数。
　　论文采用等体积浸渍法和共沉淀法制备出氧化铝负载型纳米铜基脱硫剂，以H2S为目标污染物，通过固定床反应器对制备出的脱硫剂进行脱硫活性评价，探讨制备条件对脱硫活性的影响因素，确定最佳的制备工艺；利用多种测试技术对所制得负载型纳米脱硫剂进行表征，分析脱硫剂的结构对脱硫效能的影响，并考察了助剂(Ce，Fe，Co，Zn)对CuO/Al2O3脱硫活性和稳定性的影响；探讨再生温度和再生气氛等工艺对CuO/Al2O3再生性能的影响，并进行多周期的硫化/再生循环实验。
　　结果表明共沉淀法制备脱硫剂脱硫效果明显好于浸渍法，当共沉淀剂为NaOH，焙烧温度为400℃，焙烧时间3 h，活性组分最佳的负载比例70％时，H2S穿透时间为490 min，硫容为140 mg?g-1，铈掺杂到CuO/Al2O3中能使脱硫活性和稳定性进一步提高；
　　结构分析显示，共沉淀法制备的CuO/Al2O3中纳米氧化铜的晶粒尺寸远小于浸渍法，且Al2O3抑制了氧化铜晶粒的生长。采用XPS表征技术分析了CuO/Al2O3脱硫剂的硫化产物，结合硫化产物的TG曲线和XRD衍射图，分析结果表明，存在着CuS和CuSO4两种脱硫产物。
　　采用热再生法在氧化或还原氛围下对共沉淀法制备掺杂助剂的Ce-CuO/Al2O3，Fe-CuO/Al2O3，Co-CuO/Al2O3，Zn-CuO/Al2O3样品的再生性能进行研究。研究表明，再生效果较好的脱硫剂是 Ce-CuO/Al2O3和Zn-CuO/Al2O3。Ce-CuO/Al2O3纳米脱硫剂在NH3气氛下的再生效果要优于氧气氛，650℃时脱硫剂可进行四次再生，累积脱硫剂穿透时间达803 min，累积硫容达229.4 mg·g-1；但Zn-CuO/Al2O3脱硫剂正相反，氧气氛下的再生效果更好，600℃时四次再生后的累积H2S穿透时间达755 min，累积硫容达215.7 mg?g-1。

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第1章 绪论

1.1课题研究背景

1.2 含硫恶臭污染物的来源

1.3 含硫恶臭污染的危害

1.4 脱硫技术的国内外研究现状

1.4.1 生物脱硫技术

1.4.2化学脱硫技术

1.5 研究目的和意义

1.6 研究内容

第2章 材料及方法

2.1 材料的制备

2.1.1 纳米氧化铜的制备

2.1.2 载体的预处理

2.1.3负载型脱硫剂的制备

2.2 实验方法

2.2.1 脱硫剂的硫化测试

2.2.2 脱硫剂的再生实验

2.2.3脱硫剂的表征

2.3实验仪器与药品

第3章 氧化铝负载纳米铜基材料的脱硫效能研究

3.1 浸渍法制备Al2O3负载纳米CuO的脱硫活性研究

3.1.1 制备工艺对CuO/Al2O3脱硫活性的影响

3.1.2 CuO/Al2O3纳米脱硫剂的结构分析

3.2共沉淀法制备Al2O3负载纳米CuO的脱硫活性研究

3.2.1 制备工艺对CuO/Al2O3脱硫活性的影响

3.2.2 共沉淀法制备的CuO/Al2O3纳米脱硫剂的结构分析

3.2.3 氧化铝负载纳米铜基脱硫剂的工艺性能改善研究

3.3本章小结

第4章 氧化铝负载纳米铜基脱硫剂的再生性能研究

4.1 再生条件的确定

4.1.1 热重分析

4.1.2 脱硫产物分析

4.1.3 再生温度和气氛的确定

4.2 多周期硫化再生循环实验测试

4.2.1 Ce-CuO/Al2O3多周期硫化再生循环实验

4.2.2 Fe-CuO/Al2O3多周期硫化再生循环实验

4.2.3 Co-CuO/Al2O3 多周期硫化再生循环实验

4.2.4 Zn-CuO/Al2O3 多周期硫化再生循环实验

4.3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢