專(zhuān)利名稱(chēng)：一種光催化脫除硫化氫的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于脫硫技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種光催化脫除硫化氫的方法，該方法針對(duì)一些造紙廠、焦化廠、化工廠、制藥廠、污水處理廠、垃圾填埋等排放的硫化氫廢氣。
背景技術(shù)：
硫化氫作為危害嚴(yán)重的惡臭氣體已經(jīng)越來(lái)越受到關(guān)注，目前各種傳統(tǒng)脫除硫化氫技術(shù)應(yīng)用廣泛，但是都存在占地面積大、投資和運(yùn)行費(fèi)用高、能耗高等一些缺點(diǎn)，而光催化技術(shù)具有反應(yīng)條件溫和，催化劑來(lái)源廣、價(jià)廉、無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、能隙較大，無(wú)光腐蝕、耐酸堿性，對(duì)目標(biāo)降解物無(wú)選擇性、無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，而受到各國(guó)研究者的廣泛關(guān)注，但是普遍存在其對(duì)光的利用率低，光量子效率低，制約了 TiO2光催化的實(shí)際應(yīng)用，近年來(lái)，有不少研究者嘗試通過(guò)離子摻雜、敏化，半導(dǎo)體復(fù)合等技術(shù)，來(lái)提高光催化活性。光催化處理氣態(tài)污染物一直在研究應(yīng)用中，但多以降解室內(nèi)VOCs為主，包括苯、甲苯、甲醛等，且技術(shù)日趨成熟，凈化效果好，對(duì)于硫化氫的處理多應(yīng)用于在液相介質(zhì)中光照分解硫化氫制氫，而對(duì)于氣固相光解凈化的研究及應(yīng)用鮮有報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)，提供一種光催化脫除硫化氫的方法，它具有原料價(jià)廉、無(wú)毒、無(wú)二次污染、能耗低等特點(diǎn)，能制備出比表面積較大、負(fù)載均勻、活性較高銳鈦礦晶型的負(fù)載改性光催化劑，可實(shí)現(xiàn)低濃度惡臭氣體硫化氫的廢氣治理資源化。一種光催化脫除硫化氫的方法，它包括以下步驟a.將活性炭纖維(ACF)在超聲波中進(jìn)行活化，105°C下干燥。b.用溶膠凝膠法制備改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02，離子摻雜量η (Fe/Ti)=0. I O. 8%，將其在高溫爐中煅燒，溫度控制在450 550°C，煅燒時(shí)間3_5小時(shí)。c.將所述步驟b制得的改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02內(nèi)置在光催化反應(yīng)器中，開(kāi)啟15 30w紫外燈光，然后通入硫化氫氣體，對(duì)其進(jìn)行吸附光解。d.硫化氫氣體初始濃度控制在50 200mg/m3,停留時(shí)間I 5s。所述的一種光催化脫除硫化氫的方法，所述煅燒過(guò)程中使用錫紙包裹改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02以隔絕氧氣，防止活性碳纖維灰化。所述的一種光催化脫除硫化氫的方法，所述改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/TiOdA結(jié)構(gòu)表征比表面積大、負(fù)載均勻，形成致密薄膜，且銳鈦礦晶型、光譜響應(yīng)范圍擴(kuò)展波長(zhǎng)出現(xiàn)紅移。所述的一種光催化脫除硫化氫的方法，所述的光催化反應(yīng)器為一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)放置的光催化反應(yīng)單元，所述的光催化反應(yīng)單元由在中央放置的15 30w紫外光燈、外套石英管、石英管外部10 - 50mm處放置的改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02組成，所述改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02以不銹鋼網(wǎng)作為支撐載體，所述光催化反應(yīng)單元的間距 及光催化反應(yīng)單元外壁到光催化反應(yīng)器內(nèi)壁之間的距離為18 30mm。
所述的一種光催化脫除硫化氫的方法，脫除硫化氫氣體的光催化反應(yīng)產(chǎn)物單質(zhì)硫在改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02表面生成。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)的脫除硫化氫技術(shù)中存在能耗高、占地面積大的問(wèn)題，根據(jù)光催化技術(shù)中原料價(jià)廉、無(wú)毒、無(wú)二次污染、能耗低等特點(diǎn)，制備出比表面積較大、負(fù)載均勻，活性較高銳鈦礦晶型的負(fù)載改性光催化劑，通過(guò)控制光催化劑的改性摻雜量、硫化氫氣體的初始濃度、氣體停留時(shí)間、光催化劑的裝填量來(lái)降低硫化氫出口濃度，單質(zhì)硫作為產(chǎn)物在光催化表面析出。本方法的發(fā)明，對(duì)于低濃度的硫化氫廢氣實(shí)現(xiàn)資源化處理，光催化氧化硫化氫技術(shù)奠定理論基礎(chǔ)，具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明
實(shí)施例一I、將活性炭纖維在超聲波中進(jìn)行活化，105°C下干燥；2、溶膠凝膠法制備改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02，離子摻雜量為η (Fe/Ti)=0. 6 O. 7%，用錫紙包裹后在馬弗爐中煅燒，溫度控制在450 550°C，煅燒時(shí)間3小時(shí)；3、將含硫化氫的氣體連接到由單個(gè)光催化反應(yīng)單元組成的光催化反應(yīng)器。該光催化反應(yīng)單元中央放置15 30w紫外光燈，外套石英管，石英管外部12_處放置8_厚的摻雜量為n(Fe/Ti)=0. I O. 5%的改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02材料。開(kāi)啟15 30w紫外燈光源后通氣。4、控制硫化氫氣體初始濃度為低于100mg/m3，停留時(shí)間3s，脫硫效率達(dá)到85%以上，單質(zhì)硫產(chǎn)量為4500mg/ Cm3改性負(fù)載光催化劑)左右，產(chǎn)率在58%以上。實(shí)施例二I、將活性炭纖維在超聲波中進(jìn)行活化，105°C下干燥；2、溶膠凝膠法制備改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02，離子摻雜量為η (Fe/Ti)=0. 4 O. 5%，用錫紙包裹后在馬弗爐中煅燒，溫度控制在450 500°C，煅燒時(shí)間4小時(shí)；3、將含硫化氫的氣體連接到由兩個(gè)光催化反應(yīng)單元并聯(lián)組成的光催化反應(yīng)器中。每個(gè)光催化反應(yīng)單元中央放置15 30w紫外光燈，外套石英管，石英管外部4_處放置5_厚的摻雜量為n (Fe/Ti) =0. 4 O. 5%的改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02材料，開(kāi)啟15 30w紫外燈光源后通氣。4、控制硫化氫氣體初始濃度為100 200mg/m3，停留時(shí)間I. 5s，脫硫效率達(dá)76%以上，單質(zhì)硫產(chǎn)量為5600mg/ Cm3改性負(fù)載光催化劑)左右，產(chǎn)率為53%以上。實(shí)施例三I、將活性炭纖維在超聲波中進(jìn)行活化，105°C下干燥；2、溶膠凝膠法制備改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02，離子摻雜量為η (Fe/Ti)=0. I O. 4%，用錫紙包裹后在馬弗爐中煅燒，溫度控制在450 500°C煅燒4小時(shí)；3、將含硫化氫的氣體連接到由單個(gè)光催化反應(yīng)單元組成的光催化反應(yīng)器中。光催化反應(yīng)單元中央放置15 30w紫外光燈，外套石英管，石英管外部4_處放置6_厚的摻雜量為n (Fe/Ti) =0. I O. 4%的改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02材料，開(kāi)啟15 30w紫外燈光源后通氣。
4、控制硫化氫氣體初始濃度為100 200mg/m3，停留時(shí)間2s，脫硫效率達(dá)79%以上，單質(zhì)硫產(chǎn)量為5700mg/ Cm3改性負(fù)載光催化劑)左右，產(chǎn)率為54%以上。
權(quán)利要求
1.一種光催化脫除硫化氫的方法，其特征是它包括以下步驟 a.將活性炭纖維(ACF)在超聲波中進(jìn)行活化，105°C下干燥； b.用溶膠凝膠法制備改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02，離子摻雜量η(Fe/Ti)=0. I O. 8%，將其在高溫爐中煅燒，溫度控制在450 550°C，煅燒時(shí)間3_5小時(shí)； c.將所述步驟b制得的改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02內(nèi)置在光催化反應(yīng)器中，開(kāi)啟15 30w紫外燈光，然后通入硫化氫氣體，對(duì)其進(jìn)行吸附光解； d.硫化氫氣體初始濃度控制在50 200mg/m3,停留時(shí)間I 5s。
2.如權(quán)利要求I所述的一種光催化脫除硫化氫的方法，其特征是 所述煅燒過(guò)程中使用錫紙包裹改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02以隔絕氧氣，防止活性碳纖維灰化。
3.如權(quán)利要求I所述的一種光催化脫除硫化氫的方法，其特征是 所述改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02的結(jié)構(gòu)表征比表面積大、負(fù)載均勻，形成致密薄膜，且銳鈦礦晶型、光譜響應(yīng)范圍擴(kuò)展波長(zhǎng)出現(xiàn)紅移。
4.如權(quán)利要求I所述的一種光催化脫除硫化氫的方法，其特征是 所述的光催化反應(yīng)器為一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)或并聯(lián)放置的光催化反應(yīng)單元，所述的光催化反應(yīng)單元由在中央放置的15 30w紫外光燈、外套石英管、石英管外部10 - 50mm處放置的改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02組成，所述改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02以不銹鋼網(wǎng)作為支撐載體，所述光催化反應(yīng)單元的間距及光催化反應(yīng)單元外壁到光催化反應(yīng)器內(nèi)壁之間的距離為18 30mm。
5.如權(quán)利要求I所述的一種光催化脫除硫化氫的方法，其特征是 脫除硫化氫氣體的光催化反應(yīng)產(chǎn)物單質(zhì)硫在改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02表面生成。
6.如權(quán)利要求I所述的一種光催化脫除硫化氫的方法，其特征是所述改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/Ti02裝填厚度為2 10mm。
全文摘要
本發(fā)明屬于脫硫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光催化脫除硫化氫的方法，它根據(jù)溶膠-凝膠法制備的Fe/Ce離子共摻且摻雜量為n(Fe/Ti)=0.1～0.8%、400～550℃煅燒溫度下銳鈦礦型的改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/TiO2的高效催化特性，將低濃度的硫化氫氣體在光催化反應(yīng)器中15～30w紫外燈下進(jìn)行吸附光解，控制停留時(shí)間、光照強(qiáng)度、光催化劑裝填量，吸附降解硫化氫，使硫化氫達(dá)標(biāo)排放，并在改性負(fù)載光催化劑ACF/Fe/Ce/TiO2表面得到產(chǎn)物單質(zhì)硫。本發(fā)明方法可實(shí)現(xiàn)低濃度惡臭氣體硫化氫的廢氣治理資源化，且具有原料價(jià)廉、無(wú)毒、無(wú)二次污染、能耗低等特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/52GK102671537SQ20121013834
公開(kāi)日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者任愛(ài)玲, 孫俊艷, 趙文霞, 郭斌 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)