含钛高炉渣制备脱硝脱氯苯催化剂的方法、催化剂和应用技术

本发明专利技术公开了一种含钛高炉渣制备脱硝脱氯苯催化剂的方法、催化剂和应用。该方法包括：将含钛高炉渣粉加入到硫酸溶液中，加热反应、去除不溶残渣后加入氨水并充分搅拌直至不再产生沉淀，分离洗涤收集固体沉淀；将固体沉淀溶解于含有聚乙二醇的硝酸溶液中，得到溶液A；在搅拌下，将含有柠檬酸的偏钒酸铵溶液缓慢倒入溶液A中，继续搅拌混匀得到溶液C；将溶液C室温静置，加热烘干后煅烧得到适用于脱硝、脱氯苯的钒钛催化剂；钒钛催化剂以锐钛矿二氧化钛和金红石二氧化钛的混合晶型为载体。本发明专利技术达到了以废治废的目的，既能高效利用含钛高炉渣，解决工业固体废弃物的资源化利用，又能降低氮氧化物和氯苯污染。低氮氧化物和氯苯污染。低氮氧化物和氯苯污染。

【技术实现步骤摘要】
含钛高炉渣制备脱硝脱氯苯催化剂的方法、催化剂和应用


[0001]本专利技术涉及固体废弃物资源利用和大气污染控制领域，具体涉及一种含钛高炉渣制备脱硝脱氯苯催化剂的方法、催化剂和应用。

技术介绍

[0002]随着高炉炼铁行业的发展，工业固废高炉矿渣的产量不断增加，其处理成本高、难度大，容易造成环境污染。
[0003]研究表明，以钒钛磁铁矿高炉冶炼后，其中的钛元素多进入渣相，含钛高炉渣的二氧化钛含量在15
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30％之间。大量含钛高炉渣的堆积带来环境污染的风险，同时也造成钛元素浪费，不利于资源循环利用。
[0004]氮氧化物是目前大气污染较为严重的一种，主要包括NO、NO2、N2O等，是造成雾霾、酸雨、光化学烟雾以及破坏臭氧层的重要原因。在实际应用中对NO
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的治理通常采用选择性催化还原的方法，通过催化剂将NO
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还原为N2和H2O。其中钒钛催化剂对NO
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还原反应的选择性高、催化温度窗口广，是工业应用最为广泛的一种催化剂。同时，多项研究表明钒钛催化剂对氯苯的降解同样具有效果。
[0005]因此，利用含钛高炉渣中的钛，制备脱硝脱氯苯催化剂是一种绿色节能的方法，既解决了含钛高炉渣带来的环境污染问题，又能起到减少大气污染的作用。
[0006]但目前该方向多是通过提取含钛高炉渣中的钛元素，将其转化为二氧化钛，进一步提纯或改性后，通过类似浸渍的方法制备钒钛催化剂，其中需要高温煅烧两次，时间长、耗能高。
[0007]此外，公开号为CN 105217664 A的专利说明书公开了一种含钛高炉渣废酸处理与利用方法，包括以下步骤：(a)将含钛高炉渣粉碎后，加入质量浓度为10％～60％的废硫酸溶液，对粉碎的高炉渣进行球磨，球磨后分离得到浸取液和滤渣；(b)通过减压浓缩，控制浸取液中TiO2当量浓度到15～100g/L，然后进行氧化水解反应；其中，所述氧化水解反应的温度为90～120℃，水解时间在5～20h，所用氧化剂为O2、H2O2和硝酸中的一种或几种；(c)将步骤(b)氧化水解后的物料经过滤后获得滤饼和滤液，将滤饼经洗涤、烘干后得到偏钛酸
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硅酸复合物；(d)在步骤(c)所得偏钛酸
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硅酸复合物上负载钨源前躯体，经焙烧制得钛钨硅粉；(e)在步骤(d)所得钛钨硅粉上负载钒源前躯体，烘干焙烧后即得钒钛钨硅SCR烟气脱硝催化剂。
[0008]公开号为CN 102698737 A的专利说明书公开了一种SCR烟气脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：(a)将含钛高炉渣粉碎后，加入硫酸对其中的TiO2进行浸取，过滤后得钛液和滤渣；(b)在搅拌条件下，向步骤(a)所得钛液中加入易烧失型多孔催化剂载体，选择性加入碱性化合物调节pH至0
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4，进行水解；(c)步骤(b)水解后的物料经过滤、洗涤、烘干后得到载体支撑型偏钛酸；(d)在步骤(c)所得载体支撑型偏钛酸上负载钨和钒，然后焙烧制得钒钨钛SCR烟气脱硝催化剂。

技术实现思路

[0009]针对本领域存在的不足之处，本专利技术提供了一种含钛高炉渣制备脱硝脱氯苯催化剂的方法，首先通过硫酸酸浸的方式提取含钛高炉渣中的钛，再通过类溶胶凝胶的方法，以液态的钛与液态的钒制备钒钛催化剂，一方面节省了时间，降低了能耗，另一方面提高催化剂活性组分的分散性，提升催化剂活性，实现了含钛高炉渣低能耗资源化利用，满足了氮氧化物、氯苯治理对催化剂的需求，达到了以废治废的效果。
[0010]具体技术方案如下：
[0011]一种含钛高炉渣制备脱硝脱氯苯催化剂的方法，工艺流程如图1所示，包括步骤：
[0012](1)将含钛高炉渣粉加入到硫酸溶液中，加热反应、去除不溶残渣后加入氨水并充分搅拌直至不再产生沉淀，分离洗涤收集固体沉淀；
[0013](2)将所述固体沉淀溶解于含有聚乙二醇的硝酸溶液中，得到溶液A；
[0014](3)在搅拌下，将含有柠檬酸的偏钒酸铵溶液缓慢倒入所述溶液A中，继续搅拌混匀得到溶液C；
[0015](4)将所述溶液C室温静置，加热烘干后煅烧得到适用于脱硝、脱氯苯的钒钛催化剂；
[0016]所述钒钛催化剂以锐钛矿二氧化钛和金红石二氧化钛的混合晶型为载体。
[0017]本专利技术使用钢铁企业中的固体废弃物之一，含钛高炉渣，先后通过酸浸和类溶胶凝胶法，提炼出含钛高炉渣中的钛元素，制备成为具有应用价值的低温高效催化剂。
[0018]本专利技术方法中，用氨水将硫酸溶液中的钛沉淀，不会引入杂质金属阳离子，然后用硝酸溶液再次溶解，避免了最终催化剂中对催化性能不利的硫酸根离子的残留，步骤(2)中加入聚乙二醇可起到分散剂、防止水解的作用，使溶液A形成溶胶状，步骤(3)中柠檬酸的加入一方面可提高偏钒酸铵的溶解度、分散性，另一方面可在煅烧过程中起到造孔的作用。这些操作条件的综合控制，以保证最终催化剂的催化性能优异。
[0019]在一优选例中，步骤(1)中，所述含钛高炉渣粉的粒径范围为50～200目，由含钛高炉渣原料于80～110℃烘干后研磨得到，其中烘干时间可以是4～12h。
[0020]在一优选例中，步骤(1)中，所述硫酸溶液的质量浓度为5％～60％，所述硫酸溶液和所述含钛高炉渣粉的质量比为1.2～2:1。
[0021]在一优选例中，步骤(1)中，所述加热反应的温度为50～85℃，时间为2～5h。
[0022]在一优选例中，步骤(1)中，所述氨水的质量浓度为5％～30％。
[0023]在一优选例中，步骤(1)中，所述搅拌的时间为0.5～1h。
[0024]在一优选例中，步骤(2)中，所述硝酸溶液中HNO3的质量浓度为2％～15％，所述固体沉淀和所述硝酸溶液的质量比为1:13～50。
[0025]在一优选例中，步骤(2)中，所述聚乙二醇与所述硝酸溶液的质量比为1:15～25。
[0026]在一优选例中，步骤(2)中，所述聚乙二醇的分子量为200。
[0027]在一优选例中，步骤(3)中，所述含有柠檬酸的偏钒酸铵溶液在50～70℃下配制。
[0028]在一优选例中，步骤(3)中，所述偏钒酸铵溶液中偏钒酸铵的质量浓度为2％～5％。
[0029]在一优选例中，步骤(3)中，所述偏钒酸铵和所述柠檬酸的质量比为1:1～2。
[0030]在一优选例中，步骤(3)中，所述溶液C中V和Ti的摩尔比为1:10～50。通过ICP测离
子浓度可以知晓固体沉淀引入到溶液A中的Ti的量，据此可以确定需要加入的V的量。
[0031]在一优选例中，步骤(3)中，所述继续搅拌的时间为5～10min。
[0032]在一优选例中，步骤(4)中，所述煅烧的温度为400～600℃，时间为2～4h，气氛为空气。
[0033]进一步优选，步骤(4)中，所述煅烧的温度为400℃。
[0034]在一优选例中，步骤(4)中，所述静置的时间为2～4h。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含钛高炉渣制备脱硝脱氯苯催化剂的方法，其特征在于，包括步骤：(1)将含钛高炉渣粉加入到硫酸溶液中，加热反应、去除不溶残渣后加入氨水并充分搅拌直至不再产生沉淀，分离洗涤收集固体沉淀；(2)将所述固体沉淀溶解于含有聚乙二醇的硝酸溶液中，得到溶液A；(3)在搅拌下，将含有柠檬酸的偏钒酸铵溶液缓慢倒入所述溶液A中，继续搅拌混匀得到溶液C；(4)将所述溶液C室温静置，加热烘干后煅烧得到适用于脱硝、脱氯苯的钒钛催化剂；所述钒钛催化剂以锐钛矿二氧化钛和金红石二氧化钛的混合晶型为载体。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含钛高炉渣粉的粒径范围为50～200目，由含钛高炉渣原料于80～110℃烘干后研磨得到。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述硫酸溶液的质量浓度为5％～60％，所述硫酸溶液和所述含钛高炉渣粉的质量比为1.2～2:1，所述加热反应的温度为50～85℃，时间为2～5h，...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪家兴，鲁奕良，张兴通，卢梅，
申请(专利权)人：浙江省环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：