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硫化氢是广泛存在于焦炉煤气、天然气等工业气体中的嗅觉阈值极低的有毒气体,是重要的大气污染物之一。硫化氢不仅对工业生产造成危害,而且严重影响人类的身体健康。我国对硫化氢脱除的要求日渐严格,近些年出现越来越多的脱硫剂及脱硫方法。有序介孔材料由于具备均匀孔径、较大比表面积、高度有序的孔道、良好的水热稳定性以及便于功能化修饰等优点被广泛用于分离、吸附、催化领域。本文采用水热合成法制备出介孔分子筛SBA-15。分别用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)和醋酸钴对其进行改性,制备出NH2-SBA-15和Co-SBA-15硫化氢吸附剂,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、N2吸附-脱附(BET)、差热-热重分析(TG-DTA)和X射线光电子能谱(XPS)等一系列表征手段对Co-SBA-15和NH2-SBA-15进行分析。分别考察了负载Co和嫁接-NH2的情况下温度、气体流速等因素对改性后吸附剂脱硫性能的影响。研究结果如下:(1)NH2-SBA-15在-NH2嫁接摩尔比为0.2,原料气H2S体积分数为227μL/L、温度40℃、气体流速75 mL/min时,穿透硫容、饱和硫容达到0.064和0.082 mmol/g;Co-SBA-15在负载Co质量分数为8%,原料气H2S体积分数为227μL/L,温度50℃、气体流速75 mL/min的条件下,穿透硫容、饱和硫容达到0.103和0.128 mmol/g。(2)在Co-SBA-15的基础上用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTS)作为硅烷偶联剂把氨基嫁接到SBA-15分子筛中,结合浸渍和嫁接两种手段制得H2S复合介孔吸附剂Co-NH2-SBA-15。-NH2进入SBA-15分子筛中,Co以Co3O4的形式附着在SBA-15的表面。性能评价结果表明,嫁接的氨基与分子筛中硅原子摩尔比为0.20、浸渍Co负载量质量分数为8%的SBA-15,在原料气H2S体积分数为227μL/L、温度25℃、气体流速75 mL/min条件下,复合介孔材料的穿透硫容、饱和硫容达到0.151和0.190 mmol/g。由此可见,-NH2的嫁接和Co的负载共同决定了吸附剂的脱硫性能。(3)NH2-SBA-15、Co-SBA-15和Co-NH2-SBA-15吸附剂可在温和条件下再生。再生实验结果表明8%Co-0.20NH2-SBA-15可再生次数高达15次,-NH2提高了分子筛的稳定性,Co增加了骨架的强度。负载金属并且嫁接有机基团这种改性方法不仅提高了吸附容量,同时延长了其使用寿命,增加其应用价值。