煤是我國最主要的能源，約占整個能源消耗的75%，遠(yuǎn)大于石油、天然氣和水電。我國又是高硫煤儲量較多的國家，據(jù)統(tǒng)計，我國煤炭資源中大約有30%的煤含硫量在2%以上，西南地區(qū)個別煤田含硫高達(dá)10%。目前我國所采煤炭中約1/6為高硫煤。煤的直接燃燒給全球帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染，它與酸雨和臭氧層破壞直接相關(guān)，并成為制約煤炭開發(fā)和利用的經(jīng)濟(jì)可行的重要因素。隨著全球變暖、氣溫上升、臭氧層破壞和區(qū)域性酸雨等問題日益惡化，控制污染，保持生態(tài)平衡，已成為國際社會普遍關(guān)注的熱點。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的煤炭脫硫技術(shù)已成為緊迫的課題。筆者在研究分子篩的吸附性能上把蜂窩陶瓷結(jié)合起來，研制成功了新型的二氧化硫脫除的分子篩蜂窩陶瓷催化劑。
       分子篩吸附SO2的機(jī)理是利用分子篩篩分吸附二氧化硫的性能，通過對分子篩的改性，使分子篩具有一定的孔徑來吸附二氧化硫的氣體分子。通過Fe3+、Fe2+、Mg2+、Mn2+、Sr2+5種金屬離子交換后進(jìn)行SO2的脫除試驗，得到5種樣品SO2的脫除率，以Fe3+改性制備的樣品SO2脫除率最好。Fe3+的交換率對材料的脫硫性能，當(dāng)Fe3+離子交換率為50%時，改性樣品的SO2脫除率較高，而且樣品的活性最好，因此，可以推測Fe3+對吸附的SO2起催化作用，表面Fe3+的催化作用使SO2轉(zhuǎn)化成SO3或SO42－，提高了SO2的脫除率。用稀堿液洗滌經(jīng)過SO2吸附實驗樣品時，在洗滌廢液中檢測出SO42－，進(jìn)一步證明了Fe3+起到了催化脫除作用。經(jīng)過堿洗和水洗的實驗比較，認(rèn)為水洗滌是一種簡單適用的再生方法，制備的二氧化硫脫除可以循環(huán)使用到15次以上，因此，脫除簡單易行，據(jù)實驗證明，分子篩脫硫效率達(dá)到90%以上，如果再添加活性碳吸附，基本上可以達(dá)到98%以上。這種干式脫硫與目前的水蒸汽和石灰乳脫硫相比，可以節(jié)省大量的水資源，還不會造成二次污染，因此成本相當(dāng)?shù)汀?
       分子篩的催化粒度為20-40目，難以應(yīng)用在固定床中反應(yīng)器上面，根據(jù)蜂窩陶瓷的優(yōu)點，我們把分子篩催化劑制作成蜂窩陶瓷形狀。分子篩附載在載體上做成實用的吸附催化劑。載體的基質(zhì)SiO2-Al2O3。在外觀上可以做成圓柱形、方形和三角形，高0.2m，寬0.4m，每平方厘米20孔左右網(wǎng)狀的蜂窩狀陶瓷，這種分子篩蜂窩陶瓷吸水率最高可達(dá)到20%，熱膨脹系數(shù)在225-1000℃≤1.0×10－6℃－1�？箟簭�(qiáng)度6MP～8MP，容重0.5～1.15g/cm3，耐高溫300-700℃。由于多孔薄壁的特點，大大增加了載體的幾何表面積和改善了抗熱沖擊性能，同時蜂窩陶瓷和分子篩緊密相連結(jié)成一個整體，蜂窩陶瓷的作用不單純是一個活性組分的承載者，載體有一定活性，它同活性組分可以發(fā)生相當(dāng)強(qiáng)的相互作用，克服了分子篩比表面積小、抗壓強(qiáng)度低、不易回收復(fù)用、耗用量大且價格昂貴等缺陷。由于蜂窩陶瓷比表面積大、直形孔道的特點，大大提高了工作效率，再加上可以反復(fù)回收復(fù)用達(dá)4-5次，成本低價格廉，企業(yè)利用這種產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益也大大提高。
     經(jīng)分子篩蜂窩陶瓷脫硫試驗，在固定床反應(yīng)器中，SO2吸附性能良好，在10min內(nèi)，SO2脫硫達(dá)80%以上。
    分子篩蜂窩陶瓷的制作工藝比較復(fù)雜，主要是成型開裂的難題，由于分子篩蜂窩陶瓷不能燒結(jié)只能活化，燒結(jié)就沒有活性，的確在工藝和配方上值得研究。筆者根據(jù)國外分子篩催化劑蜂窩陶瓷的樣品，會同江西萍鄉(xiāng)有關(guān)蜂窩陶瓷生產(chǎn)廠家進(jìn)行了合作研制。從目前來看，如國外那樣高0.8m，寬0.4m，每平方厘米20孔，網(wǎng)狀三角形蜂窩陶瓷的大尺寸因無專用設(shè)備做不出來，但小尺寸高0.2m，寬0.2m，每平方厘米20孔，網(wǎng)狀三角形的蜂窩陶瓷已經(jīng)成功研制出來了。從目前研制來看，與國外同類型產(chǎn)品相比，價格成本更低，材料易得，制作簡單，機(jī)械強(qiáng)度大大提高，抗磨損、抗沖擊和穩(wěn)定性能有大幅度提高。這種蜂窩陶瓷與傳統(tǒng)的陶瓷有根本區(qū)別，主要是不燒結(jié)只有活化，從某種意義上來說還不是陶瓷產(chǎn)品。但在脫硫方面卻有特殊性能的吸附催化作用，尤其在使用方面相當(dāng)簡便，只需安裝在固定床反應(yīng)器就可以了。待一定時間吸附量達(dá)到后進(jìn)行水洗烘干再反復(fù)使用4-5次。吸附后的分子篩蜂窩陶瓷沒有任何污染，可以粉碎作陶瓷材料，因此脫硫運(yùn)行的成本非常低。所以開展分子篩蜂窩陶瓷催化劑研究很有價值。