本發(fā)明涉及一種氧化鐵脫硫劑的制備方法，屬于材料合成技術(shù)領(lǐng)域，所制備的脫硫劑用于硫化氫等惡臭性典型廢氣的凈化。

背景技術(shù)：
工業(yè)廢氣污染，特別是一些有毒有害的惡臭性廢氣排放，已成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展與社會進(jìn)步、建立和諧社會面臨的巨大障礙。石油煉制與化工、化學(xué)制藥等有機(jī)化工工業(yè)迅速發(fā)展的同時(shí)，也向大氣中排放了大量有機(jī)、無機(jī)廢氣，對環(huán)境造成嚴(yán)重影響，其中以帶有惡臭氣味的酸性廢氣影響最為突出。含硫酸性惡臭氣體不僅對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，而且對人體健康具有極大的危害，會使中樞神經(jīng)產(chǎn)生障礙、病變，引起慢性病、急性病和死亡。同時(shí)，這些含硫酸性惡臭氣體還會引起設(shè)備和管路腐蝕、催化劑中毒，甚至更嚴(yán)重地威脅人身安全，屬于必須消除或控制的環(huán)境污染物之一。目前國內(nèi)外脫硫方法主要有干法和濕法兩大類。濕法脫硫一般用于高含硫氣體粗脫；干法技術(shù)通常用于低含硫氣體處理，特別是氣體精脫硫。國內(nèi)使用的干法脫硫劑以氧化鐵、氧化鋅、活性炭為主。其中，氧化鐵脫硫劑作為一種傳統(tǒng)的氣體凈化材料，以其資源豐富、價(jià)格低廉等優(yōu)勢而廣泛應(yīng)用于天然氣、液化石油氣、以及工業(yè)廢氣中硫化物的脫除。氧化鐵以其硫容大、價(jià)格低、可在常溫下空氣再生，尤其是可以在無氧條件下脫除氣源中的硫化氫等特點(diǎn)，常常被用作常溫脫硫劑。工業(yè)最早使用的氧化鐵脫硫劑為沼鐵礦和人工氧化鐵，為增加其孔隙率，脫硫劑以木屑為填充料，再噴灑適量的水和少量熟石灰，反復(fù)翻曬制成，其pH值一般為8-9左右，該種脫硫劑脫硫效率較低，必須塔外再生，再生困難。目前常用的制備氧化鐵脫硫劑的原料有：天然沼鐵礦、人工氧化鐵、顏料廠和硫酸廠的下腳鐵泥、鋼鐵廠的紅泥等，制備方法主要有以下幾種：(1)采用純的水合氧化鐵加上成型劑及造孔劑而成的，此種氧化鐵脫硫劑所采用的是純的水合氧化鐵，而純的水合氧化鐵的生產(chǎn)工藝極其復(fù)雜和繁瑣，雖然此法生產(chǎn)的脫硫劑水合氧化鐵含量高，但成本也較高，目前使用此方法生產(chǎn)脫硫劑的廠家并不多。(2)采用硫酸亞鐵與堿性物質(zhì)加上成型劑及造孔劑而制成的脫硫劑。此種方法生產(chǎn)的脫硫劑由于原材料價(jià)格低廉，目前運(yùn)用此法生產(chǎn)脫硫劑的廠家較多，但是水合氧化鐵的含量較低，硫容小，且再生周期短，機(jī)械強(qiáng)度較低，耐水性差，提高了脫硫成本。(3)以天然鐵礦為原料，經(jīng)破碎、烘干及球磨后，加入MgO、ZnO等助劑并與水混合，然后壓片或擠條成型，烘干后即為脫硫劑成品。此法受到原料產(chǎn)地的限制，不能得到廣泛的應(yīng)用。(4)以顏料廠和硫酸廠的下腳鐵泥或鋼鐵廠的紅泥等為原料，將鐵泥與一倍的木屑摻混，經(jīng)人工涼曬氧化后，制成氧化鐵脫硫劑。該法制備的脫硫劑硫容較低，甚至經(jīng)多次活化后也不能提高其硫容。脫硫劑發(fā)展至今，常溫氧化鐵脫硫劑的制備主要以合成活性氧化鐵為主要路線。目前工業(yè)化的氧化鐵脫硫劑所使用的原料利用率較低，且呈現(xiàn)出硫容低、傳質(zhì)速率慢、再生周期短的弊端。本研究采用固相反應(yīng)結(jié)構(gòu)導(dǎo)向法合成的多孔性氧化鐵脫硫劑，顯示出高硫容、高傳質(zhì)速率的特性，且制備工藝簡單，大大彌補(bǔ)了目前工業(yè)氧化鐵脫硫劑制備過程中存在的原料利用率低，硫容小，再生周期短等問題。此外，值得說明的是在整個(gè)制備過程中除洗滌外其它合成過程沒有任何外加溶劑參與，大大減少了排放污水量和后續(xù)污水處理裝置的生產(chǎn)負(fù)荷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供了一種高效多孔氧化鐵的制備方法，獲得具有高硫容、高傳質(zhì)速率的脫硫劑。本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用固相反應(yīng)法，以Fe(NO3)3·9H2O和強(qiáng)堿為主反應(yīng)物，加入結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑來實(shí)現(xiàn)，強(qiáng)堿選自KOH或NaOH，結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑選自碳8－20的烷基溴化銨的陽離子表面活性劑或非離子表面活性劑F-127或聚乙二醇，結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的加入量與Fe(NO3)3·9H2O的摩爾比為0.08－0.16，具體按如下步驟：(1)將Fe(NO3)3·9H2O、結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑分別在研缽中研細(xì)至100－200目，然后充分混合；(2)將強(qiáng)堿（KOH或NaOH）顆粒研細(xì)至100－200目，然后與上一步驟中的混合物在劇烈攪拌下混合，在室溫下進(jìn)行反應(yīng)。強(qiáng)堿與Fe(NO3)3·9H2O的摩爾比為2－5；(3)將步驟(2)中所得產(chǎn)物用蒸餾水洗至pH=7，在100－110℃下干燥12小時(shí)；(4)將所得產(chǎn)物在500℃條件下焙燒2h，即得所需的多孔性氧化鐵脫硫劑。本發(fā)明的有益效果是以Fe(NO3)3·9H2O和強(qiáng)堿為主反應(yīng)物，加入表面活性劑或聚醇作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，采用固相反應(yīng)法，制備了多孔氧化鐵脫硫劑。按該方法制得的脫硫劑的比表面和孔結(jié)構(gòu)可以通過調(diào)控結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑類型和加入量、堿的加入量進(jìn)行控制，脫硫劑的比表面可以控制在80m2/g以上，對硫化氫的脫硫性能無論在有水蒸氣還是無水蒸氣條件下都顯示了較高的脫硫性能。其中，在無水蒸汽體系下，脫硫劑一次硫容為5.2%；在有水汽條件下一次硫容可高達(dá)26.6%。這一脫硫效果遠(yuǎn)高于當(dāng)前工業(yè)氧化鐵脫硫劑的硫容。值得說明的是該脫硫劑傳質(zhì)速率高，在大空速下仍顯示了較高的脫硫效率。同時(shí)，固態(tài)反應(yīng)法不僅工藝簡單，而且更加環(huán)境友好，大大減少了排放污水量和后續(xù)污水處理裝置的生產(chǎn)負(fù)荷。具體實(shí)施方式：下面將結(jié)合具體實(shí)施例詳述本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)。實(shí)施例1：本實(shí)例為固相反應(yīng)法制備氧化鐵脫硫劑。（1）按摩爾比1:4:0.01分別稱取Fe(NO3)3·9H2O、KOH及PEG；（2）將上述材料分別研磨至顆粒粒徑為100～200目，將研磨好的Fe(NO3)3·9H2O與PEG充分混合；（3）向Fe(NO3)3·9H2O和聚乙二醇（PEG）的混合物中加入研磨好的KOH，迅速攪拌，使其發(fā)生反應(yīng)；（4）將步驟（3）中所得產(chǎn)物用蒸餾水洗至pH=7，得到脫硫劑前驅(qū)物并在100℃下干燥12h；（5）所得產(chǎn)物在500℃條件下焙燒2h，得到所需氧化鐵脫硫劑。脫硫劑的評價(jià)采用有水體系下。具體反應(yīng)條件為：原料氣為甲烷和硫化氫的混合氣，H2S的濃度為3948mg/m3。將3g粒度為20－60目多孔氧化鐵脫硫劑加入內(nèi)徑為的固定床反應(yīng)器中，反應(yīng)管兩端填充玻璃棉，床層上下裝填石英砂。在常溫常壓下，控制脫硫過程原料氣流速為350ml/min，空速為7000h-1。采用PFPD-GC檢測脫硫尾氣中H2S的含量，選取一次硫容為脫硫劑性能評價(jià)指標(biāo)。調(diào)節(jié)水汽的體積分?jǐn)?shù)分別為3.3%、9.1%、13.8%，考察水汽含量對脫硫劑脫硫效果的影響。由以上條件合成的脫硫劑的比表面為69m2/g，孔容為0.2cm3/g。該脫硫劑隨原料氣中水汽濃度的不同，其脫硫效果示于表1。表1不同水汽含量下脫硫?qū)嶒?yàn)結(jié)果實(shí)施例2：本實(shí)例為固相反應(yīng)法制備氧化鐵脫硫劑。與實(shí)例1的制備方法相同，只是改變Fe(NO3)3·9H2O與結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑的配比，使二者的配比分別為1:0.008、1∶0.01、1:0.013、1:0.016。所得脫硫劑的比表面和孔結(jié)構(gòu)示于表2。表2脫硫劑的比表面和孔結(jié)構(gòu)實(shí)施例3：本實(shí)例為固相反應(yīng)法制備氧化鐵脫硫劑。與實(shí)例1的制備方法相同，只是采用的結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑為十六烷基三甲基溴化銨（CTAB），改變強(qiáng)堿與Fe(NO3)3·9H2O的摩爾比分別為2、3、4、5。所得脫硫劑的比表面和孔結(jié)構(gòu)示于表3。表3脫硫劑的比表面和孔結(jié)構(gòu)實(shí)施例4：本實(shí)例為固相反應(yīng)法制備氧化鐵脫硫劑。與實(shí)例1的制備方法相同，只是結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑除PEG外還分別選取了F-127、CTAB。脫硫劑的脫硫性能評價(jià)采用無水體系。具體反應(yīng)條件為：原料氣為甲烷和硫化氫的混合氣，H2S的濃度為3948mg/m3。將3g粒度為20～60目多孔氧化鐵脫硫劑加入內(nèi)徑為的固定床反應(yīng)器中，反應(yīng)管兩端填充玻璃棉，床層上下裝填石英砂。在70℃常壓下，控制脫硫過程原料氣流速為350ml/min，空速為7000h-1。采用PFPD-GC檢測脫硫尾氣中H2S的含量，選取一次硫容為脫硫劑性能評價(jià)指標(biāo)。不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑作用下所得脫硫劑的物理結(jié)構(gòu)和脫硫性能示于表4。表4模板劑對脫硫劑的理化性質(zhì)的影響實(shí)施例5：本實(shí)例為固相反應(yīng)法制備氧化鐵脫硫劑。與實(shí)施例4方法相同，只是脫硫劑的脫硫性能評價(jià)采用在常溫常壓含水體系下進(jìn)行，原料氣中水汽含量為9.3%。不同結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑作用下所得脫硫劑的物理結(jié)構(gòu)和脫硫性能示于表5。表5模板劑對脫硫劑理化性質(zhì)的影響本發(fā)明合成的多孔性氧化鐵脫硫劑，顯示出高硫容、高傳質(zhì)速率的特性，且制備工藝簡單，大大彌補(bǔ)了目前工業(yè)氧化鐵脫硫劑制備過程中存在的原料利用率低，硫容小，再生周期短等問題。此外，值得說明的是在整個(gè)制備過程中除洗滌外其它合成過程沒有任何外加溶劑參與，大大減少了排放污水量和后續(xù)污水處理裝置的生產(chǎn)負(fù)荷。