改性碱金属吸附剂及其制备方法和应用

本发明涉及锅炉防腐蚀处理，具体涉及一种改性碱金属吸附剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、在锅炉的实际运行过程中，na和k等碱金属类物质主要以nacl和kcl等氯盐的形式存在，而且当烟气中有so2存在时，还会转化为na2so4和k2so4等硫酸盐类。这些气态盐类物质会粘结沉积到受热面表面，从而引起锅炉受热面严重的高温腐蚀问题。

2、在碱金属蒸汽吸附领域，硅铝基吸附剂的吸附效率脱颖而出，其中高岭土是具有代表性的硅铝基吸附剂。然而原料高岭土对气态碱金属的吸附效率是有限的，此外原料高岭土的投加量也有一个限值，超过这个限值，气态碱金属的吸附效果几乎保持不变。因此，现有的碱金属吸附剂有待改进。

技术实现思路

1、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种改性碱金属吸附剂及其制备方法和应用。

2、在本发明的一个方面，本发明提出了一种制备改性碱金属吸附剂的方法。根据本发明的实施方式，所述方法包括：

3、(1)将高岭土和二甲基亚砜混合后进行水浴反应得到第一反应液，再经第一后处理，得到高岭土/二甲基亚砜插层复合体；

4、(2)将所述高岭土/二甲基亚砜插层复合体和去离子水混合后进行第一搅拌和第一超声处理得到第二反应液，再经第二后处理，得到剥片后的高岭土/二甲基亚砜插层复合体；

5、(3)将所述剥片后的高岭土/二甲基亚砜插层复合体与硫酸钛溶液混合后进行第二搅拌、第二超声处理和溶剂热反应得到第三反应液，再经第三后处理，得到改性碱金属吸附剂。

6、于一些实施方式中，在步骤(1)中，所述高岭土和二甲基亚砜混合的质量比为1：(15～25)。

7、于一些实施方式中，所述水浴反应包括：在55～90℃水浴条件下搅拌反应24～48h。

8、于一些实施方式中，所述第一后处理包括：将所述第一反应液经固液分离、洗涤和烘干处理。

9、于一些实施方式中，在步骤(2)中，所述高岭土/二甲基亚砜插层复合体和去离子水混合的质量比为1：(30～35)。

10、于一些实施方式中，所述第一搅拌的时间为10～30min。

11、于一些实施方式中，所述第一超声处理的温度为45～60℃，时间为40～60min。

12、于一些实施方式中，所述第二后处理包括：将所述第二反应液经固液分离、洗涤和烘干处理。

13、于一些实施方式中，在步骤(3)中，所述剥片后的高岭土/二甲基亚砜插层复合体与硫酸钛溶液混合的质量比为1：(25～30)。

14、于一些实施方式中，所述硫酸钛溶液中硫酸钛固体与去离子水的质量比为1:(10～16)。

15、于一些实施方式中，所述第二搅拌的时间为40～60min。

16、于一些实施方式中，所述第二超声处理的温度为20～30℃，时间为20～40min。

17、于一些实施方式中，所述溶剂热反应的温度为85～125℃，时间为24～48h。

18、于一些实施方式中，所述第三后处理包括：将所述第三反应液经固液分离、洗涤和烘干处理。

19、于一些实施方式中，所述烘干处理的温度为55～65℃，时间为24～48h。

20、在本发明的第二个方面，本发明提出了一种改性碱金属吸附剂，采用本发明第一方面所描述的方法制备得到。

21、于一些实施方式中，所述改性碱金属吸附剂的孔体积为0.1～0.3cc/g，表面积为80～100m2/g。

22、在本发明的第三个方面，本发明提出了一种本发明第二方面所描述的改性碱金属吸附剂的应用。根据本发明的实施方式，所述应用包括：利用所述改性碱金属吸附剂对焚烧系统中气态碱金属进行吸附。

23、于一些实施方式中，所述改性碱金属吸附剂的吸附温度为600～950℃。

24、本发明的有益效果为：

25、(1)本发明通过对高岭土进行改性，提高了吸附剂中tio2含量，从而不仅提升了改性吸附剂的物理吸收能力，也提升了其化学吸附能力；

26、(2)本发明通过首先对高岭土进行插层反应得到高岭土/二甲基亚砜插层复合体，然后对其进行剥片反应，得到剥片后的高岭土/二甲基亚砜插层复合体，最后再进行插层反应，引入钛元素，得到改性碱金属吸附剂，从而扩展了高岭土的孔隙结构，扩大了层间距，因此提高了高岭土的吸附能力；

27、(3)本发明的改性碱金属吸附剂对气态碱金属具有很高的吸附效率，因此，可应用于工业高温环境下碱金属蒸汽的脱除领域。

28、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种制备改性碱金属吸附剂的方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述高岭土和二甲基亚砜混合的质量比为1：(15～25)；和/或，

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述高岭土/二甲基亚砜插层复合体和去离子水混合的质量比为1：(30～35)；和/或，

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述剥片后的高岭土/二甲基亚砜插层复合体与硫酸钛溶液混合的质量比为1：(25～30)；和/或，

5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于，所述烘干处理的温度为55～65℃，时间为24～48h。

6.一种改性碱金属吸附剂，其特征在于，采用权利要求1～5中任一项所述方法制备得到。

7.根据权利要求6所述的改性碱金属吸附剂，其特征在于，所述改性碱金属吸附剂的孔体积为0.1～0.3cc/g，表面积为80～100m2/g。

8.一种如权利要求6或7所述的改性碱金属吸附剂的应用，其特征在于，所述应用包括：利用所述改性碱金属吸附剂对焚烧系统中气态碱金属进行吸附。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述改性碱金属吸附剂的吸附温度为600～950℃。

技术总结
本发明公开了一种改性碱金属吸附剂及其制备方法和应用，通过首先对高岭土进行插层反应得到高岭土/二甲基亚砜插层复合体，然后对其进行剥片反应得到剥片后的高岭土/二甲基亚砜插层复合体，最后再进行插层反应，引入钛元素，得到改性碱金属吸附剂。由此，扩展了高岭土的孔隙结构，扩大了层间距，提高了高岭土的吸附能力。

技术研发人员：王飞,颜佳伟
受保护的技术使用者：浙江大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9