氧化锌脱硫剂研究进展

刘博书 李舰

摘 要：为了可以替代和补充石油的不足，我国对于新型能源开发和利用也采取了极为重视的态度，尤其是对于生物质的开发，利用相关的技术来使用天然气成为了这个理念当中最为重要的技术之一，而其中最为关键的技术就是脱硫净化。为此本文通过对氧化锌制备、氧化锌脱硫剂制备等不同的方面来对于氧化锌脱硫的研究进展进行论述，希望对相关人员有借鉴意义。

关键词：氧化锌;脱硫剂;制备

1 脱硫剂前体氧化锌的制备

1.1 氧化锌制备

在氧化锌脱硫剂的制作当中，其氧化锌是最为主要的一种成分，而在制备过程当中所采用的大部分的手段都是煅烧或者是干燥的方式。然而在锌盐当中有一定的氢氧化锌、硫酸锌等等物质，在制备的过程当中大概有酸法、碱法、锌盐化合物沉淀法等不同的三大类。在使用酸法的时候，是具体对于含锌物进行浸出，然后采取沉淀，而酸法在使用时会导致一些杂质进入溶液，从而对于生产成本有所增加。在使用碱法的时候，是通过氨络合物来进行制作，用氨水来浸出锌物料当中的锌，这样就可以形成一定量的络合物。但是在制作过程当中，原料当中的一些杂质也会因此来混入溶液，并不容易将其剔除。使用锌盐沉淀法是通过含锌化合物当中与其他盐类进行反应，从而形成锌盐沉淀物，并且在进一步的干燥当中得到氧化锌这种方法。其又可以进行具体的分类为直接沉淀法和共沉淀法等等。在直接沉淀法中，是使溶液当中的某一金属阳离子充分地发生反应，从而形成沉淀。这种制备过程当中含有两钟或者以上的金属元素，是一种极为重要的方法。而这方法通常会运用到微米级的数量当中，对于不同的操作所得到的氧化锌活性也不尽相同。而在采取共沉淀法制备的时候，主体是为了得到平均粒径为1mm的颗粒脱硫剂，并且在断烧时对于硫容也有一定的影响，温度最好达到450℃。

1.2 纳米氧化锌锌基的制备

在传统的方案当中，对于脱硫剂当中存在的一些锌剂粒子并不能进行进一步的分散，也就无法对其进行研磨，因此在其混合的过程当中，很容易出现聚集在一起的情况，这样就使得脱硫剂并不能发挥其本身的能力。因此在研究的过程当中，纳米氧化锌成为了当下研究的重点，根据人们的研究程度，其锌和晶格氧的比值大概为2.5。因此在其表面会缺失大量的氧原子，这样就会存住一些空位。而这些氧正是氧化性最为重要的活性位点，它在空气当中可以与水结合，形成一定的羟基。近些年来，对于纳米氧化锌制备的方法也逐渐的细化，其中最为常见的有一步法和两步法。

一步法当中也具体分为几个不同的方法：第一，水热法。水热法是通过在密封的容器当中通过水注入溶剂而使得发生相应的化学反应，反应温度一般在于水的沸点和临界点之间，通常使用的是130℃-250℃之间。因此其最大的优点是不需要较为高热的温度就可以获得结晶粉末，从而对于其过程当中的研磨可能存在的杂质进行有效的避免。在制备的过程当中，还包括对于金属氧化物在内的许多粉末，其范围通常为0.1微米，甚至可以达到纳米的程度，具有纯度高、结晶好等等效果;第二，激光法。通过利用在反应分子当中的特定波长激光术来吸收其能量，这样就可以使分子通过激光来进行进一步的分解，从而诱导化学反应。一般会采取惰性气体为载体，锌盐为原料，通过激光器来加热进行转化。在用这种方法能量转化率相对较高，不易团聚，因此可以对其进行精准的控制。但是在制作时所投入的成本较高，产出较低，很难实现规模化的生产;第三，机械粉碎法。通过粉碎机对于原料进行直接的研磨，使其成超细粉。这种方法在制备的时候使用设备相对简单，而且速度很快，操作便捷，又容易掌握。但是其缺点是反应的过程当中很难进行充分反应，而且研磨对于机器来讲会产生很大的腐蚀性。

两步法具体指的是先通过某种方法来得到纳米氧化锌的前体，之后再对前体通过不同手段得到最终的产物。其主要方法有溶胶凝胶法，通过金属纯盐为原料来对其进行水解，这样才可以使溶液经溶胶再进行干燥，并且制得脱硫剂，最终断裂成粉体。这种方法所产出的产品颗粒小、精度高，容易进行控制。其活性十分的高，精度很高，即便是用电镜进行扫描，也可以看出其颗粒分布均匀。在操作的时候温度较低，然而在制作时所需要的成本较高，并不容易制作出质量较为高的凝胶。

2 氧化锌脱硫剂的制备

2.1 制备方法

在对于氧化锌脱硫剂进行制备的时候，所采用的方法一般有干混法、沉淀法、溶胶凝胶法。干混法是一种最为传统的方法，通过对于氧化锌粉末以及其他一些助剂结合，参入适量的水进行搅拌、研磨，最终通过机器来进行破碎或者是振动，这样就可以使这些混合物进行充分的混合。之后通过压片机等机器将其挤成一定的形状，然后在烘箱里面进行干燥，最终得到产品。这种方法在制造的过程当中比较简便，而且生产的量大，费用较低，但是缺点也很明显。那就是这种脱硫剂不容易使得脱硫剂的组分高度分散，这样其活性和稳定性都没有其他方法使用的更加良好。目前这种方法已经直接被均匀沉淀法和溶胶凝胶法替代。均匀沉淀法使用的过程当中与直接沉淀法不同，它不通过对于沉淀物进行反应，而是将沉淀物先泡在一些不饱和的溶液当中，使其均匀地进行分散。而在采取溶胶凝胶法的时候，只是通过利用胶体的高度分散性使其成为纳米级的微粒，这样从而产生脱硫剂。目前，这些方法还在一定的研究阶段，不过在未来应用当中，对于精细脱硫剂的制备有着相当大的作用。

2.2 脱硫剂中的助剂

在脱硫的过程当中，会受到很多因素的影響，因此为了可以使一些不利影响降到最低，就必须掺入不同的物质，这样才可以适应不同的环境。为了可以使这个复杂的过程更加的有效，所使用的助剂一般分为造孔剂、黏结剂以及助活性剂等等。造孔剂一般会使用到石墨、纤维素等等，通过适量的加入，可以使脱硫剂的表面积进行不断的增加，并且使氧化锌有着较好的脱硫性能。在这种情况下，氧化锌可以有较大的孔径，在脱硫的时候使其不断的分解，使孔径增大，最终是能够让它充分的接触。而黏结剂的添加，可以使脱硫剂的抗粉化性不断的提升，并且对于整体的组织也有更好的效果，对于脱硫剂的容量也有比较大的影响。助活性剂对脱硫剂的强度有着很大的影响，因此对于其化学性质和活性成分的研究有着十分重要的意义。通过研究可以在中温程度下，使得脱硫剂达到良好的脱硫效果，但在低温下效果不明显。

2.3 温度及气氛效应对脱硫剂的影响

脱硫剂在制备以及使用的过程当中，有很多因素会影响到其性能的发挥，其中最为重要的就是在使用的时候所面临的温度以及气氛。在使用氧化锌来脱除硫化氢的时候，两者直接进行反应就会制成硫化锌，在温度过高的情况下容易被还原成单质锌而蒸发，影响脱硫效果吗。当温度处于550℃-650℃的时候，对于浓度、温度以及反应都会有着相当大的物理性质影响。并且反应活性也会随着温度的升高而在不断的提升。而当处于中温范围，也就是300℃-400℃的时候，原料气中的羰基硫脱除就需要进行重视，因为在这个范围内这种物质的生成值很大，对脱硫效果有一定的影响，不如只去除硫化氢的效果好。

3 结束语

对于氧化锌脱硫剂的研究，必须从其制备的方法、助剂等等不同的方面进行配比，这样才可以充分的考虑到各个因素对于它的影响，从而开发出适合不同条件的氧化锌脱硫剂。也只有这样，才可以使脱硫剂的制备过程能够得到有效的控制，为新能源的进一步开发提供基础。

参考文献：

[1]朱军利，张林生，盛明泽，王晓东.锌基合成气深度精脱硫剂开发及性能分析[J].工业催化，2020，28（08）：56-60.

[2]彭奔，杨雷，彭晓虎，邱树梁，钟武，蒋波，廖怡安.氧化锌脱硫剂研究进展[J].广东化工，2020，47（06）：139-140+146.

[3]赵颖睿.氧化锌常温脱硫过程中水的作用机理及碳掺杂氧化锌脱硫剂的构建[D].太原：太原理工大学，2019.

[4]王天元，王泽，金建涛，夏大寒，张先茂，王国兴.氧化锌脱硫剂的再生方法研究进展[J].广州化工，2017，45（24）：43-44.