一种二元铝基层状双金属氧化物在低温降解多环芳烃中的应用制造技术

本申请公开一种二元铝基层状双金属氧化物在低温降解多环芳烃中的应用，以所述二元铝基层状双金属氧化物为催化剂、在240～300℃范围内降解锅炉烟气中的多环芳烃；所述锅炉烟气中多环芳烃的含量为30000h

【技术实现步骤摘要】
一种二元铝基层状双金属氧化物在低温降解多环芳烃中的应用


[0001]本专利技术属于多环芳烃催化降解领域，具体涉及一种二元铝基层状双金属氧化物作为催化剂在低温高效降解多环芳烃中的应用。

技术介绍

[0002]虽然“固废掺烧”减轻了固体废物处置压力、加快了工业绿色低碳发展；但由于固废成分复杂，导致产生的烟气中有机物的浓度大幅升高。多环芳烃(PAHs)是烟气中应被重点关注的一类有机污染物，PAHs具有极高的当量毒性，其治理是企业亟待解决的问题之一。
[0003]生物法、吸附/吸收、光催化、等离子催化以及热催化是实际工程用于治理PAHs污染的重要方法。其中，生物法周期长、吸附/吸收法成本高，并不适用于仅具有低浓度PAHs但需要快速处理的锅炉烟气当中；光催化、等离子催化由于现有技术存在副产臭氧的缺陷，已在我国广州和厦门等多个城市中被限制使用。因此，热催化成为锅炉烟气中PAHs的主要处理手段。
[0004]在锅炉烟气的净化系统中，选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂具有脱除NOx和部分有机物的能力，但由于烟气环境以及PAHs的结构复杂，PAHs不能被转化为无害的CO2和H2O，相反会生成毒性当量更高的有机污染物。

技术实现思路

[0005]针对仅具有低浓度PAHs但需要快速处理的锅炉烟气的处理难题，本专利技术提供一种利用二元铝基层状双金属氧化物低温降解PAHs的方法。
[0006]本专利技术申请人曾在模拟的燃煤电厂锅炉烟气组分下探究商用V2O5‑
WO3/TiO2(VWTi)催化剂对典型PAHs污染物萘的降解，发现萘在VWTi催化剂会转化为当量毒性更高的二苯并(a,h)蒽、苯并(g,h,i)苝以及蒽等PAHs类物质，通过对毒性当量因子对优先控制的16种PAHs的毒性进行计算后比较发现烟气中的PAHs在VWTi催化剂上转化后毒性是转化前毒性的27倍。
[0007]本专利技术的申请人在研究中发现，层状双金属氢氧化物(LDHs)是一类新型催化材料，LDHs的独特花状结构，让其具有较高的比表面积、丰富的表面酸碱位点以及更好的调控性，被广泛应用于吸附、光催化以及水化学领域中。然而由于LDHs热稳定较差，在热催化领域常将其焙烧制备成层状双金属氧化物(LDOs)。LDOs在保留了LDHs优点的同时，具有高度分散的活性组分与丰富的金属配位体，表面易生成氧空穴，电子的分离和迁移较为顺利，可构成氧化还原中心。此外，LDOs有着更丰富的调控手段，可以根据实际需求的不同，通过在合成时对其进行调控以实现目的。此外，目前LDOs催化剂在PAHs降解中研究和应用较少。
[0008]层状双金属氢氧化物(LDHs)得益于其独特2D板层结构所带来的高比表面积、丰富酸碱位点等被用于二氧化碳的捕集、水中污染物的降解等多领域的研究中。层状双金属氧化物(LDOs)是通过拓扑煅烧LDHs所转化而来的，继承LDHs丰富酸碱位点和高比表面积的同
时，具有更多的缺陷位点以及很好的热稳定性，因此，目前已经开展了将LDOx催化剂应用于NOx转化以及有机物降解的相关研究。然而，其中鲜有针对于气相中存在的高毒性、结构复杂的多环芳烃(PAHs)降解的探索。本专利技术基于LDOs的特性，设计出一种二元铝基层状双金属氧化物，用于低温高效降解多环芳烃。
[0009]一种二元铝基层状双金属氧化物在低温降解多环芳烃中的应用，其特征在于，所述二元铝基层状双金属氧化物化学式为：
[0010][0011]其中，M为Cu、Mn、Co中的一种。
[0012]本专利技术中所用二元铝基层状双金属氧化物，二价金属是主要的氧化还原反应元素，其中Cu、Mn和Co元素具有较好的低温催化氧化活性；三价金属铝元素起到了支撑结构和提高热稳定的作用，同时，LDO结构所带来的高度分散性、丰富表面酸碱位点以及多相缺陷位点，强化了PAHs在催化剂的吸附以及活化，因此，使催化剂具有优异的PAHs深度降解能力。
[0013]可选的，所述应用包括：
[0014]以所述二元铝基层状双金属氧化物为催化剂、在240～300℃范围内降解烟气中的多环芳烃。
[0015]可选的，所述锅炉烟气中多环芳烃的含量为10μg/Nm3‑
10000μg/Nm3。
[0016]可选的，所述二元铝基层状双金属氧化物以固体催化剂形式用于烟气净化系统。
[0017]可选的，所述二元铝基层状双金属氧化物适用于体积空速为30000h
‑1‑
60000h
‑1锅炉运行环境中。
[0018]可选的，所述多环芳烃为萘。
[0019]可选的，所述二元铝基层状双金属氧化物由共沉淀法制备。
[0020]本专利技术还提供一种低温降解多环芳烃的方法，包括如下步骤：
[0021]以所述二元铝基层状双金属氧化物为催化剂、在250～300℃范围内降解烟气中的多环芳烃；
[0022]所述二元铝基层状双金属氧化物化学式为：
[0023][0024]其中，M为Cu、Mn、Co中的一种。
[0025]本专利技术还提供一种二元铝基层状双金属氧化物，所述二元铝基层状双金属氧化物化学式为：
[0026][0027]其中，M为Cu、Mn、Co中的一种。
[0028]本专利技术还提供一种所述二元铝基层状双金属氧化物的制备方法，包括以下步骤：
[0029](1)25～35℃恒温下将硝酸盐溶液滴加至碳酸钠溶液中，滴加过程中持续搅拌并调节混合溶液的pH值至10
±
0.3；继续搅拌反应6～12小时；
[0030](2)反应结束后常温下静置8
‑
24h小时；然后依次经过滤、洗涤、烘干和煅烧即得。
[0031]可选的，所述煅烧的温度为350～450℃；煅烧的时间为4
‑
8h。
[0032]所述制备方法最优选的，包括如下步骤：
[0033]a、按照摩尔分数比2：1：2称取硝酸M(M＝Mn、Co、Mn)盐溶液(M(NO3)2)、硝酸铝(Al2(NO3)3·
9H2O)和无水碳酸钠(Na2CO3)；
[0034]b、将M(NO3)2和Al2(NO3)3·
9H2O溶于去离子水中，在30℃恒温以300r/min转数搅拌30
‑
60min；
[0035]c、将Na2CO3溶于去离子水中，在30℃恒温以1200r/min转数搅拌30
‑
60min；
[0036]d、向30℃恒温、1200r/min转数搅拌下的Na2CO3溶液中逐滴添加4mol/L的M(NO3)2)溶液，并通过4mol/L NaOH调节滴定过程中PH数值始终保持在10
±
0.3左右；
[0037]e、步骤e完成后获得的混合溶液，在30℃恒温、1200r/min转数搅拌老化后再在常温下陈化；
[0038]f、陈化过后的混合溶液进行过滤，并通过去离子水洗涤5
‑
10次，将滤出物PH调至7；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二元铝基层状双金属氧化物在低温降解多环芳烃中的应用，其特征在于，所述二元铝基层状双金属氧化物化学式为：其中，M为Cu、Mn、Co中的一种。2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，包括：以所述二元铝基层状双金属氧化物为催化剂、在240～300℃范围内降解锅炉烟气中的多环芳烃。3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述锅炉烟气中多环芳烃的含量为10μg/Nm3‑
10000μg/Nm3。4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述二元铝基层状双金属氧化物以固体催化剂形式用于烟气净化系统。5.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述二元铝基层状双金属氧化物适用于体积空速为30000h
‑1‑
60000h
‑1锅炉运行环境中。6.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述多环芳烃为萘；所述二元铝基层状双金属氧化物由共沉淀法制备。7.一种低温降解多环芳...

【专利技术属性】
技术研发人员：江博琼，林建翔，孙玉海，韩竞一，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：