用于吸附烯烃尾气中砷烷、磷烷的洁净剂及其制备方法

摘要

本发明涉及一种吸附烯烃尾气中砷烷、磷烷的常温洁净剂，用于大气污染净化领域。所述洁净剂包含以质量百分比计，1～5％的高锰酸钾，2～9％的可溶性铁盐、1～8％的可溶性铅盐、78～96％的活性炭；其中活性炭为载体，高锰酸钾、可溶性铁盐、可溶性铅盐为活性组分。该洁净剂的制备方法包括下述工艺步骤：(1)将高锰酸钾、可溶性铁盐和可溶性铅盐配制成水溶液；(2)采用浸渍的方法将高锰酸钾、可溶性铁盐、可溶性铅盐负载于活性炭载体上，得到负载活性金属载体；(3)将所负载活性金属载体在干燥介质中干燥得到成品洁净剂。本发明的洁净剂具有成分简单、价格低廉、使用成本低的特点，净化后砷烷、磷烷含量小于10ppb(体积分数)。

权利要求

1.一种吸附烯烃尾气中砷烷、磷烷气体的洁净剂，以质量百分比计，由1～5％的高锰酸钾，2～9％的可溶性铁盐、1～8％的可溶性铅盐、78～96％的活性炭组成，活性炭为载体，高锰酸钾、可溶性铁盐、可溶性铅盐为活性组分。

2.根据权利要求1所述的洁净剂，其特征在于以质量百分比计高锰酸钾为2.5～

3.5％。

3.根据权利要求1所述的洁净剂，其特征在于以质量百分比计可溶性铁盐为4～7％。

4.根据权利要求1所述的洁净剂，其特征在于以质量百分比计可溶性铅盐为4～7％。

5.根据权利要求1所述的洁净剂，其特征在于以质量百分比计活性炭为82.5～

89.5％。

6.根据权利要求1所述的洁净剂，其特征在于可溶性铁盐、可溶性铅盐选自硫酸盐或硝酸盐中的任意一种或多种。

7.根据权利要求1所述的洁净剂，其特征在于可溶性铁盐、可溶性铅盐不限于硫酸盐、硝酸盐，为任意一种能够与高锰酸钾形成混合溶液，并能负载于载体上的可溶性铁盐和可溶性铅盐。

8.一种权利要求1所述的吸附烯烃尾气中砷烷、磷烷气体的洁净剂的制备方法，包括下述工艺步骤：(1)将高锰酸钾、可溶性铁盐和可溶性铅盐配制成水溶液；其中水溶液中，以质量百分比计，含有高锰酸钾为1～5％,可溶性铁盐为2～9％，可溶性铅盐为1～8％，余量为水；

(2)将上述含有高锰酸钾、可溶性铁盐、可溶性铅盐的水溶液负载于活性炭载体上，得到负载活性金属载体；

(3)将所述负载活性金属载体在干燥介质中干燥得到成品洁净剂：将所述负载活性金属载体，在惰性气体气氛中，干燥温度150～200℃条件下，干燥4～10h得到成品洁净剂。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于步骤(2)采用浸渍的方法负载，浸渍条件为温度90～110℃，搅拌时间为4～12h。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于惰性气体为氮气。

说明书

用于吸附烯烃尾气中砷烷、磷烷的洁净剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明具体涉及一种通过化学吸附除去工业生产或实验过程中烯烃尾气中对人体有害的砷烷和磷烷气体的洁净剂，本发明属于大气污染净化领域。

背景技术

[0002] 氢化物(如砷烷、磷烷等)是对人体有剧毒的物质，医学毒理研究表明成人吸入250ppm的砷烷、磷烷气体便会迅速死亡，而暴露在30ppm的砷烷、磷烷中30分钟亦可致命。
长期暴露在10ppm的砷烷、磷烷也可致命。暴露于0.5ppm的砷烷、磷烷后会出现中毒症状。
-8
国家环保标准，环境中的砷烷、磷烷最高允许浓度为5×10 。

[0003] 陆相成油的石油中含有较高的砷化物和磷化物，如我国大庆和新疆两地原油和我国大量进口的俄罗斯和中亚的原油中。随着我国石化工业的发展，特别是聚烯烃工业的发展，原油开采不断加深，油品中杂质含量特别是砷化物、磷化物呈逐年上升的趋势。另一方面国内炼油厂原油的变化、深加工技术的改进和加工能力的不断提高，导致砷、磷存在于不同炼油产品中。高砷、磷油品二次加工所得的产品，如丙烯、乙烯等原料气的聚合过程、深加工过程和实验室分析过程中，原料尾气中的砷化物、磷化物对周围人员安全产生威胁。净化处理尾气中的砷烷和磷烷是保证安全生产的前提。

[0004] 砷烷主要产生于半导体工业生产中厂炉管、离子植入制程、MOCVD制程的尾气中。而磷烷主要产生于乙炔生产、黄磷生产、饲料发酵等方面的尾气中。单独处理尾气中砷烷或磷烷的方法很多，如中国专利CN101564683A和CN101564684A公开了净化低浓度磷烷的过渡金属改性吸附剂的制备方法。中国专利CN1565706A公开了一种用以化学吸附氢化物气体的洁净剂及净化有害气体的方法。这些方法主要针对以空气、惰性气体、一氧化碳尾气中的砷烷和磷烷，针对烯烃尾气中砷烷、磷烷的处理方式还未见报道。

发明内容

[0005] 本发明要解决的技术问题：

[0006] 本发明提供一种用于常温通过化学吸附净化烯烃尾气中砷烷、磷烷气体的洁净剂，其具有成分简单、价格低廉、使用成本低的特点。

[0007] 本发明的产品采用的技术方案是：

[0008] 吸收烯烃尾气中砷烷、磷烷气体的洁净剂由活性炭为载体，高锰酸钾、可溶性的铁盐和可溶性铅盐为活性组分。洁净剂中以质量百分比计，高锰酸钾含量为1～5％，可溶性铁盐为2～9％，可溶性铅盐为1～8％，载体活性炭为78～96％。

[0009] 优选含量范围：以质量百分比计高锰酸钾含量为2.5～3.5％，可溶性铁盐为4～7％、可溶性铅盐为4～7％，载体活性炭为82.5～89.5％。

[0010] 所述的可溶性的铁盐、可溶性铅盐均可选自硫酸盐或硝酸盐中的任意一种或多种。

[0011] 所述的可溶性的铁盐、可溶性铅盐不限于硫酸盐、硝酸盐，任意一种能够与高锰酸钾形成混合溶液，并能负载于载体上的可溶性的铁盐和可溶性铅盐均可用于该发明。

[0012] 本发明所述的制备方法包括如下步骤：

[0013] 一种用于吸附烯烃尾气中砷烷、磷烷气体洁净剂的制备方法，包括下述工艺步骤：

[0014] (1)将高锰酸钾、可溶性铁盐和可溶性铅盐配制成水溶液；其中水溶液中，以质量百分比计，含有高锰酸钾为1～5％，可溶性铁盐为2～9％，可溶性铅盐为1～8％，余量为水。

[0015] (2)将上述含有高锰酸钾、可溶性铁盐、可溶性铅盐的水溶液负载于活性炭载体上，得到负载活性金属载体；

[0016] (3)将所负载活性金属载体，在惰性气体气氛中，干燥温度150～200℃条件下，干燥4～10h得到成品净化剂。将所负载活性金属载体在干燥介质中干燥得到成品洁净剂。

[0017] 步骤(2)中，采用浸渍的方法将含有高锰酸钾、可溶性铁盐、可溶性铅盐的水溶液负载于载体上。

[0018] 所述的浸渍条件为温度90～110℃，搅拌时间为4～12h。

[0019] 所述的惰性气体为氮气。

[0020] 本发明的有益效果是：

[0021] 本发明提供了一种用于吸附烯烃尾气中砷烷、磷烷的常温洁净剂，其成分简单，容易获取，使用成本低。洁净剂装入洁净管内可广泛适用于工厂和实验室用烯烃尾气中含有ppm-ppb级砷烷、磷烷气体的净化，净化后砷烷、磷烷含量小于10ppb(体积分数)。

附图说明

[0022] 图1是成品洁净剂装入净化管示意图；

[0023] 图2是含有923ppb(体积分数)砷烷、488ppb(体积分数)磷烷的乙烯原料气和含有1.61ppm(体积分数)砷烷、732ppb(体积分数)磷烷的丙烯原料气经洁净剂吸收前后气质监测系统对比图。

具体实施方式

[0024] 实施例1

[0025] 称取3g高锰酸钾、8g硫酸铁、8g硫酸铅，181g水配制成混合溶液，然后将100g活性炭颗粒浸入配制好的混合溶液中，于90℃下搅拌6小时。在氮气保护条件下180℃烘干5小时，得到成品洁净剂。活性组分：高锰酸钾质量百分比为2.8％，硫酸铁质量百分比为
4.2％，硫酸铅质量百分比为4.2％；载体质量百分比为88.8％。图1为将洁净剂(2)装入内径为25mm，长200mm的管中，管两端(1)、(3)为密闭螺纹连接。含有923ppb(体积分数)砷烷、788ppb(体积分数)磷烷的裂解乙烯气以100mL/min通入装有洁净剂的净化管。持续净化10小时后气质联用监测谱图2，说明砷烷和磷烷被净化吸收小于10ppb(体积分数)。

[0026] 实施例2

[0027] 称取3.6g高锰酸钾、10g硫酸铁、14g硫酸铅，173g水配制成混合溶液，然后将100g活性炭颗粒浸入配制好的混合溶液中，于100℃下搅拌6小时。在氮气保护条件下
180℃烘干5小时，得到成品洁净剂。活性组分：高锰酸钾质量百分比为3.0％，硫酸铁质量百分比为4.2％，硫酸铅质量百分比为5.5％；载体质量百分比为87.3％。图1为将洁净剂(2)装入内径为25mm，长200mm的管中，管两端(1)、(3)为密闭螺纹连接。含有923ppb(体积分数)砷烷、788ppb(体积分数)磷烷的裂解乙烯气以100mL/min通入装有洁净剂的净化管。持续净化10小时后气质联用监测谱图2，说明砷烷和磷烷被净化吸收小于10ppb(体积分数)。

[0028] 实施例3

[0029] 称取4.0g高锰酸钾、12g硝酸铁、8g硝酸铅，176g水配制成混合溶液，然后将100g活性炭颗粒浸入配制好的混合溶液中，于100℃下搅拌6小时。在氮气保护条件下180℃烘干5小时，得到成品洁净剂。活性组分：高锰酸钾质量百分比为3.2％，硝酸铁质量百分比为5.1％，硝酸铅质量百分比为4.9％；载体质量百分比为87.8％。图1为将洁净剂(2)装入内径为25mm，长200mm的管中，管两端(1)、(3)为密闭螺纹连接。含有1.61ppm(体积分数)砷烷、632ppb(体积分数)磷烷的炼厂丙烯气以120mL/min通入装有洁净剂的净化管。持续净化10小时后气质联用监测谱图2，说明砷烷和磷烷被净化吸收小于10ppb(体积分数)。

[0030] 实施例4

[0031] 称取3.6g高锰酸钾、14g硝酸铁、14g硝酸铅，169g水配制成混合溶液，然后将100g活性炭颗粒浸入配制好的混合溶液中，于90℃下搅拌6小时。在氮气保护条件下180℃烘干5小时，得到成品洁净剂。活性组分：高锰酸钾质量百分比为3.0％，硝酸铁质量百分比为5.0％，硝酸铅质量百分比为5.0％；载体质量百分比为87％。图1为将洁净剂(2)装入内径为25mm，长200mm的管中，管两端(1)、(3)为密闭螺纹连接。含有1.61ppm(体积分数)砷烷、632ppb(体积分数)磷烷的炼厂丙烯气以120mL/min通入装有洁净剂的净化管。
持续净化10小时后气质联用监测谱图2，说明砷烷和磷烷被净化吸收小于10ppb(体积分数)。