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CN113649078A - 络合铁催化剂溶液及其制备方法 - Google Patents

络合铁催化剂溶液及其制备方法 Download PDF

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CN113649078A CN202110903740.6A CN202110903740A CN113649078A CN 113649078 A CN113649078 A CN 113649078A CN 202110903740 A CN202110903740 A CN 202110903740A CN 113649078 A CN113649078 A CN 113649078A
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Abstract

本发明实施例提出了一种络合铁催化剂溶液和一种络合铁催化剂溶液的制备方法，所述络合铁催化剂溶液的原料包括：含有硫酸根的铁源、有机络合剂、pH调节剂和稳定剂；其中，所述有机络合剂与所述铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述稳定剂与所述铁源中的所述铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述pH调节剂将所述络合铁催化剂溶液的pH值调整为8.0～12.0。本发明实施例公开的络合铁催化剂溶液可以用于脱除硫化氢，即将硫化氢气体氧化为硫单质，提高脱硫效率。

Description

络合铁催化剂溶液及其制备方法
技术领域
本发明涉及气体净化技术领域，尤其涉及一种络合铁催化剂溶液以及一种络合铁催化剂溶液的制备方法。
背景技术
目前，以煤、焦炭、天然气和石油等为原料生产的化工原料气中均含不同浓度的H2S气体，H2S在标准状况下是一种易燃的酸性气体，无色且具有较强的腐蚀性和毒性，高浓度H2S的存在不仅污染环境、腐蚀管道设备、影响化工产品质量，而且会造成后续工艺生产中的催化剂中毒失活，因此H2S的脱除技术受到高度重视。
基于此，提供一种用于将硫化氢气体转换为硫单质的新型络合铁催化剂，以实现H2S的脱除是本发明亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例公开的一种络合铁催化剂溶液和一种络合铁催化剂溶液的制备方法，可以用于脱除硫化氢，即将硫化氢气体氧化为硫单质，提高脱硫效率。
具体地，本发明实施例公开一种络合铁催化剂溶液，原料包括：含有硫酸根的铁源、有机络合剂、pH调节剂和稳定剂；其中，所述有机络合剂与所述铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述稳定剂与所述铁源中的所述铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述pH调节剂将所述络合铁催化剂溶液的pH值调整为8.0～12.0。
在本发明的一个实施例中，所述铁源包括：硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、硫酸铁和硫酸铁铵中的至少一种。
在本发明的一个实施例中，所述有机络合剂为氨基羧酸类络合剂。
在本发明的一个实施例中，所述氨基羧酸类络合剂包括：乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、氨三乙酸和氨基三乙酸三钠中的至少一种。
在本发明的一个实施例中，所述pH调节剂包括：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种。
在本发明的一个实施例中，所述稳定剂为山梨糖醇和苯甲酸钠中的任意一种。
在本发明的一个实施例中，1000L所述络合铁催化剂溶液中含有浓度范围为0.01-0.06mol/L的络合铁离子。
此外，本发明实施例公开的一种络合铁催化剂溶液的制备方法，用于制备前述任意一种络合铁催化剂溶液，所述制备方法包括：称取所述含硫酸根的铁源、所述稳定剂和所述有机络合剂溶解于水中得到溶解液，搅拌所述溶解液并在所述搅拌的期间不断向所述溶解液中加入所述pH调节剂，以制得所述络合铁催化剂溶液。
在本发明的一个实施例中，当所述铁源包含二价铁离子时，所述搅拌所述溶解液，包括：搅拌所述溶解液并导入空气或氧气，以使得所述二价铁离子氧化为三价铁离子。
在本发明的一个实施例中，当所述铁源包含所述二价铁离子时，所述搅拌所述溶解液，包括：搅拌所述溶解液并导入所述空气或所述氧气、且将温度控制在20～60℃，使得所述二价铁离子氧化为所述三价铁离子。
上述技术方案可以具有如下优点或有益效果：本发明实施例公开的络合铁催化剂溶液及其制备方法，通过将原料限定为包含含有硫酸根的铁源、有机络合剂、pH调节剂和稳定剂，且有机络合剂与铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，稳定剂与铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，pH调节剂将所述络合铁催化剂溶液的pH值调整为8.0～12.0，可以用于脱除硫化氢，即将硫化氢气体氧化为硫单质；此外络合铁催化剂溶液中没有引入有害杂质阴离子，例如氯离子以及硝酸根离子，从而避免氯离子对设备腐蚀严重的问题，以及避免硝酸根离子与碳等还原性物质相遇易爆炸和废水难处理等问题，从而可以提高脱硫效率；此外原料来源范围广，同时价格较为便宜，适宜大规模生产。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其他步骤或单元。
具体地，本发明的一个实施例公开一种络合铁催化剂溶液，原料包括：含有硫酸根的铁源、有机络合剂、pH调节剂和稳定剂；其中，所述有机络合剂与所述铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述稳定剂与所述铁源中的所述铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述pH调节剂将所述络合铁催化剂溶液的PH值调整为8.0～12.0。
进一步地，所述铁源包括：硫酸亚铁(FeSO4·7H2O)、硫酸亚铁铵((NH4)2Fe(SO4)2·6H2O)、硫酸铁(Fe2(SO4)3)和硫酸铁铵(NH4Fe(SO4)2·12H2O)中的至少一种。此处可以理解为，本实施例公开的铁源不包含氯离子以及硝酸根离子，举例而言，本实施例公开的铁源不包含氯化铁、氯化铁、硝酸铁以及硝酸亚铁等包含氯离子以及硝酸根离子的铁盐，由此络合铁催化剂溶液中没有引入有害杂质阴离子，例如氯离子以及硝酸根离子，从而避免氯离子对设备腐蚀严重的问题，以及避免硝酸根离子与碳等还原物质相遇易爆炸和废水难处理等问题，从而可以提高脱硫效率。
进一步地，所述有机络合剂为氨基羧酸类络合剂。举例而言，所述氨基羧酸类络合剂包括：乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA二钠)、氨三乙酸(NTA)和氨基三乙酸三钠(NTA三钠)中的至少一种。
进一步地，所述pH调节剂包括：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种。其中pH调节剂用于调节溶液的pH值，例如将络合铁催化剂溶液的pH值调整为碱性。
进一步地，所述稳定剂为山梨糖醇和苯甲酸钠中的任意一种，其主要用于稳定二价铁离子。
进一步地，1000L所述络合铁催化剂溶液中含有浓度范围为0.01-0.06mol/L的络合铁离子。提到的络合铁离子例如为三价铁离子。提到的0.01-0.06mol/L的络合铁离子例如为0.02mol/L、0.03mol/L、0.04mol/L或者0.05mol/L。
此外，本发明另一个实施例公开一种络合铁催化剂溶液的制备方法，用于制备前述实施例公开的络合铁催化剂溶液，所述制备方法包括：称取所述含硫酸根的铁源、所述稳定剂和所述有机络合剂溶解于水中得到溶解液，搅拌所述溶解液并在所述搅拌的期间不断向所述溶解液中加入所述pH调节剂，以制得所述络合铁催化剂溶液。
进一步地，当所述铁源包含二价铁离子时，所述搅拌所述溶解液，包括：搅拌所述溶解液并导入空气或氧气，以使得所述二价铁离子氧化为三价铁离子。此处可以理解为，搅拌溶解液时，溶解液中的二价铁离子会与空气中的氧气或者导入的纯的氧气接触发生化学反应变为三价铁离子。
进一步地，当所述铁源包含所述二价铁离子时，所述搅拌所述溶解液，包括：搅拌所述溶解液并导入所述空气或所述氧气、且将温度控制在20～60℃，使得所述二价铁离子氧化为所述三价铁离子。此处可以理解为，搅拌溶解液导入空气或者氧气的同时控制温度可以进一步加快二价铁离子氧化为三价铁离子的速率。
下面以配制1000L浓度为0.03mol/L络合铁离子的络合铁催化剂溶液为例进行说明。
实施例1：
称取山梨糖醇6.7Kg、EDTA二钠24Kg和硫酸亚铁10Kg溶解于1000L去离子水中形成溶解液，搅拌溶解液12h，使得内部原料充分接触并氧化二价铁离子，在搅拌期间不断向溶液中加入碳酸钠调节溶解液的pH值，使络合铁催化剂溶液的最终pH值为9.2，得深红色溶液。
实施例2：
称取山梨糖醇6.7Kg、EDTA二钠24Kg和硫酸亚铁铵15.1Kg溶解于1000L去离子水中，搅拌溶解液12h，使得内部原料充分接触并氧化二价铁离子，搅拌期间不断向溶解液中加入碳酸钠调节溶解液的pH值，使络合铁催化剂溶液的最终pH值为9.2，得深红色溶液。
实施例3：
称取山梨糖醇6.7Kg、EDTA二钠24Kg和硫酸铁铵11.6Kg溶解于1000L去离子水中得到溶解液，搅拌溶解液2h，在搅拌期间不断向溶解液中加入碳酸钠调节溶解液的pH值，使络合铁催化剂溶液的最终pH值为10.2，得深红色溶液。
实施例4：
称取山梨糖醇6.7Kg、EDTA二钠24Kg和硫酸铁4.7Kg溶解于1000L去离子水中得到溶解液，搅拌溶解液2h，在搅拌期间不断向溶解液中加入碳酸钠调节溶解液的pH值，使络合铁催化剂溶液的最终pH值为10.2，得深红色溶液。
值得一提的是，对于实施例1和实施例2而言，氧化二价铁离子可以理解为在搅拌期间导入了空气，空气中的氧气与二价铁离子发生化学反应得到三价铁离子，此外为了加快溶解液中二价铁离子的氧化速率，可以在导入空气的同时控制温度在20～60℃；或者可以在搅拌期间通入纯的氧气并将温度控制在20～60℃，以加快二价铁离子的氧化速率。
综上所述，本发明实施例公开的一种络合铁催化剂溶液及其制备方法，通过将原料限定为包含含有硫酸根的铁源、有机络合剂、pH调节剂和稳定剂，且有机络合剂与铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，稳定剂与铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，pH调节剂将所述络合铁催化剂溶液的PH值调整为8.0～12.0，可以用于脱除硫化氢，即将硫化氢气体氧化为硫单质；此外络合铁催化剂溶液中没有引入有害杂质阴离子，例如氯离子以及硝酸根离子，从而避免氯离子对设备腐蚀严重的问题，以及避免硝酸根离子与碳等还原性物质相遇易爆炸以及废水难处理等问题，从而可以提高脱硫效率；此外原料来源范围广，同时价格较为便宜，适宜大规模生产。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种络合铁催化剂溶液，其特征在于，原料包括：含有硫酸根的铁源、有机络合剂、pH调节剂和稳定剂；
其中，所述有机络合剂与所述铁源中的铁元素的摩尔比为1.0～2.0，所述稳定剂与所述铁源中的所述铁元素的摩尔比为1.0～2.0，以及所述pH调节剂将所述络合铁催化剂溶液的pH值调整为8.0～12.0。
2.根据权利要求1所述的络合铁催化剂溶液，其特征在于，所述铁源包括：硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、硫酸铁和硫酸铁铵中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的络合铁催化剂溶液，其特征在于，所述有机络合剂为氨基羧酸类络合剂。
4.根据权利要求3所述的络合铁催化剂溶液，其特征在于，所述氨基羧酸类络合剂包括：乙二胺四乙酸、乙二胺四乙酸二钠、氨三乙酸和氨基三乙酸三钠中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的络合铁催化剂溶液，其特征在于，所述pH调节剂包括：碳酸钠、碳酸钾、氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的络合铁催化剂溶液，其特征在于，所述稳定剂为山梨糖醇和苯甲酸钠中的任意一种。
7.根据权利要求1所述的络合铁催化剂溶液，其特征在于，1000L所述络合铁催化剂溶液中含有浓度范围为0.01-0.06mol/L的络合铁离子。
8.一种络合铁催化剂溶液的制备方法，其特征在于，用于制备权利要求1-7中任意一项所述的络合铁催化剂溶液，所述制备方法包括：
称取所述含硫酸根的铁源、所述稳定剂和所述有机络合剂溶解于水中得到溶解液，搅拌所述溶解液并在所述搅拌的期间不断向所述溶解液中加入所述pH调节剂，以制得所述络合铁催化剂溶液。
9.根据权利要求8所述的络合铁催化剂溶液的制备方法，其特征在于，当所述铁源包含二价铁离子时，所述搅拌所述溶解液，包括：搅拌所述溶解液并导入空气或氧气，以使得所述二价铁离子氧化为三价铁离子。
10.根据权利要求9所述的络合铁催化剂溶液的制备方法，其特征在于，当所述铁源包含所述二价铁离子时，所述搅拌所述溶解液，包括：搅拌所述溶解液并导入所述空气或所述氧气、且将温度控制在20～60℃，使得所述二价铁离子氧化为所述三价铁离子。
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