基于改性聚丙烯腈纳米纤维的铁锰脱硫剂构筑及其脱硫性能

作     者：李浩文 张曼 费鹏飞 李甫 米杰 王建成 冯宇 

作者机构：太原理工大学轻纺工程学院 太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室 太原理工大学煤科学与技术教育部重点实验室 

出 版 物：《低碳化学与化工》 (LOW-CARBON CHEMISTRY AND CHEMICAL ENGINEERING)

年 卷 期：2024年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家自然科学基金(22378292,21908156) 山西省应用基础研究计划(202303021211072,202303021221023) 山西省绿色环境催化关键技术研发科技创新人才团队(202204051002025) 

主　　题：煤气脱硫 静电纺丝 碳纳米纤维 铁锰脱硫剂 改性 

摘      要：聚丙烯腈(PAN)纳米纤维对金属离子吸附量较低，由此制备的脱硫剂性能较差。选取聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和盐酸羟胺(HAC)分别对PAN纳米纤维进行改性，通过静电纺丝和表面改性得到了改性载体前驱体，后通过浸渍和热处理制得了铁锰双金属脱硫剂。研究了PVP添加量、HAC改性温度和金属盐浓度对脱硫剂结构和性能的影响。SEM分析表明，PVP和HAC改性均能得到具有良好纤维形貌的脱硫剂，活性组分在纤维表面分散性良好。TEM和XPS分析表明，Fe2O3和MnO2成功负载在纤维表面。XRD分析表明，脱硫剂硫化后生成了Fe7S8。织构性质分析表明，改性后脱硫剂的比表面积明显提升，未改性脱硫剂为5.91 m2/g，改性脱硫剂最优为8.10 m2/g(PVP改性)和14.23 m2/g(HAC改性)。ICP-OES分析表明，改性明显提高了脱硫剂活性组分负载量，活性组分负载量(质量分数)从0.93%提升至最高22.65%(PVP改性)和30.97%(HAC改性)。脱硫性能测试表明，改性得到的铁锰双金属脱硫剂的穿透硫容(以100 g脱硫剂脱除的硫化氢质量计)由0.75 g分别提升至最高4.72 g(PVP改性)和6.70 g(HAC改性)。