【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种污泥载体活化稀土基脱硝催化剂及其制备方法和应用，属于大气污染治理和废弃物处理领域。
技术介绍
1、随着我国机械制造业的迅猛发展，所使用的金属材料保护方式也随之增多。电镀，成为机械制造业材料保护的重要工序。同时，电镀工业也是一个高污染行业，而电镀工序由于消耗大量各种原辅材料以及新鲜用水，并且产生的电镀废水中伴随着大量氰、锌、铬、酸碱等污染物。这些污染物对环境和人类有极大的危害。电镀污泥作为电镀废水经处理后产生的絮凝沉淀物，由于其成分复杂、含有大量重金属、处理成本高等一直备受环保者的关注。随着我国环保要求的不断提高，电镀污泥的减量化、资源化、绿色化处理要求也越来越高，如何根据污泥成分选择合适的处理工艺将是未来电镀产业关注的一个重点。
2、而目因为电镀废水中含有较大含量的重金属物质如铬、镍等，这些重金属物质是脱硝催化剂的活性组分的优质选择，所以考虑到脱硝催化剂的实际使用情况，将电镀污泥作为脱硝催化剂的一种制备原料，不仅可以减少重金属污泥的处理量，同时变废为宝，转变重金属污泥的处理方向，实现资源的梯级利用。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是改进现有催化剂的制备方式，使活性组分在载体上实现多负载位的不饱和负载，通过微波焙烧实现催化剂载体与活性组分的紧密结合；本专利技术的另一目的是针对当下重金属污泥大量产生的现状，提供一种污泥生物炭作为载体活化制备稀土基脱硝催化剂及其制备方法和应用。
2、本专利技术的技术方案为：本专利技术利用重金属络合剂将污泥中的
3、本专利技术的具体技术方案为：
4、该催化剂以化工废水治理所产生的污泥制备生物炭作为催化剂载体，以氧化锰、氧化铈及污泥中的重金属作为活性组分，以乙二胺四甲叉磷酸钠为重金属络合剂，以naoh为ph调节剂，以钛酸酯为偶联剂，采用微波焙烧法实现载体和活性组分的结合，其中活性组分占载体质量的8％～15％。
5、本专利技术技术方案中：所述的化工废水为电镀工业废水，污泥中的铬、镍的质量为污泥干重的0.5～3％及1～5％。。
6、本专利技术技术方案中：所述的催化剂中三氧化二铬、氧化镍、氧化锰、氧化铈的质量之比为1～5：1～5：1～5：1～5。
7、一种上述以重金属污泥生物炭为载体的稀土基脱硝催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：
8、(1)污泥生物炭载体的制备
9、取化工废水处理厂的污泥浓缩液并将其置于烘箱中第一次干燥，干燥后取出研磨过筛，而后加入去离子水在烧杯中搅拌均匀，先加入naoh调节ph为碱性，而后加入乙二胺四甲叉磷酸钠陈化固定重金属，而后经过第二次干燥后进行氮气氛围的焙烧制得污泥生物炭载体；
10、(2)污泥生物炭表面改性
11、将步骤(1)制得的污泥生物炭载体研磨后过筛，再加入钛酸酯偶联剂混合均匀后超声波震荡使其充分反应，而后再加入真空等离子处理仪中二次改性使用去离子水冲洗后烘干，得到表面改性的污泥生物炭；
12、(3)多负载位的污泥生物炭载体制备
13、在步骤(2)中制得的表面改性后的污泥生物炭中加入葡萄糖与去离子水，搅拌使葡萄糖充分溶解，而后移入水热反应釜中进行水热反应，得到污泥生物炭表面生长碳纳米球的多负载位的污泥生物炭；
14、(4)催化剂合成
15、在去离子水中加入硝酸铈、硝酸锰搅拌溶解均匀制成浸渍液，将步骤(3)中制得的多负载位的污泥生物炭置于浸渍液中浸渍，而后移入微波焙烧炉中在氮气氛围下焙烧制得最终的催化剂。
16、上述制备方法中：步骤(1)中所述的干燥后的污泥质量与去离子水以及乙二胺四甲叉磷酸钠的质量之比为(1～5)：(3～8)：(1～3)。
17、上述制备方法中：步骤(1)中所述的第一次干燥温度为100℃～120℃，干燥时间为3h～6h；所述的研磨过筛目数为60～80目。
18、上述制备方法中：步骤(1)中所述的碱性ph范围为10～12，所述的第二次干燥温度为80℃～100℃，干燥时间为4h～6h。
19、上述制备方法中：步骤(1)中所述的氮气氛围焙烧的焙烧温度为600℃～800℃。焙烧时间为8h～10h；所述的氮气氛围焙烧的氮气气体流量为(40～60)ml/min。
20、上述制备方法中：步骤(2)中所述的研磨过筛目数为100目；所述打的钛酸酯偶联剂为异丙基三钛酸酯。
21、上述制备方法中：步骤(2)中所述的过筛后的污泥生物炭与钛酸酯偶联剂的质量比为(5～8)：(3～4)。
22、上述制备方法中：步骤(2)中所述的超声波震荡的频率为30khz～40khz，超声震荡功率为500w～800w，超声时间为6h～8h。
23、上述制备方法中：步骤(2)中所述的真空等离子处理仪的射频功率为160w～200w，射频频率为12.43khz～13.56khz，处理时间为4～6h。
24、上述制备方法中：步骤(2)中所述的烘干温度为80℃～100℃，烘干时间为4h～6h。
25、上述制备方法中：步骤(3)中所述的葡萄糖、去离子水及污泥生物炭的质量之比为(10～13)：(25～30)：(100～110)。
26、上述制备方法中：步骤(3)中所述的水热温度为160℃～190℃，所述的水热时间为12h～16h。
27、上述制备方法中：步骤(4)中所述的去离子水、硝酸铈、硝酸锰的质量之比为(20～23)：(5～7.5)：(3～5.8)；所述的浸渍温度为常温，浸渍时间为1h～2h。
28、上述制备方法中：步骤(4)中所述的微波焙烧炉的微波功率为3kw，微波焙烧温度为800℃～900℃，微波焙烧时间为4h～6h；所述的氮气氛围的氮气气体流量为(40～60)ml/min。
29、上述制备方法中：该催化剂在非电行业脱硝方面的应用。
30、上述制备方法中：该脱硝催化剂的使用温度为400℃以下。
31、主要依据是：本专利技术利用重金属络合剂将污泥中的大量重金属物质固定下来，而后制成污泥生物质炭载体后加入偶联剂将载体改变为亲水性质及活化载体表面的羟基，而后使用等离子体轰击载体材料表本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种污泥载体活化稀土基脱硝催化剂，其特征在于该催化剂以化工废水治理所产生的污泥制备生物炭作为催化剂载体，以氧化锰、氧化铈及污泥中的重金属作为活性组分，以乙二胺四甲叉磷酸钠为重金属络合剂，以钛酸酯为偶联剂，采用微波焙烧法实现载体和活性组分的结合，其中活性组分占载体质量的8％～15％。
2.根据权利要求1所述的的催化剂，其特征在于：所述的化工废水为电镀工业废水，污泥中的铬和镍的质量分别为污泥干重的0.5～3％及1～5％。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的催化剂中三氧化二铬、氧化镍、氧化锰和氧化铈的质量之比为1～5：1～5：1～5：1～5。
4.一种权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂的制备方法如下：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的干燥后的污泥、去离子水以及乙二胺四甲叉磷酸钠的质量之比为(1～10)：(1～10)：(1～5)；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的第一次干燥温度为100℃～120℃，干燥时间为3h～6h；所述的研
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的研磨过筛目数为80～120目，所述钛酸酯偶联剂为异丙基三钛酸酯；
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的葡萄糖、去离子水及表面改性后的污泥生物炭的质量之比为(10～13)：(25～30)：(100～110)；
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(4)中浸渍时间为1h～2h；所述的微波焙烧炉的微波功率为1～5KW，微波焙烧温度为800℃～900℃，微波焙烧时间为4h～6h；所述的氮气氛围的氮气气体流量为(40～60)ml/min。
10.权利要求1所述的催化剂在非电行业脱硝方面的应用；优选：脱硝催化剂的使用温度为400℃以下。
...【技术特征摘要】
1.一种污泥载体活化稀土基脱硝催化剂，其特征在于该催化剂以化工废水治理所产生的污泥制备生物炭作为催化剂载体，以氧化锰、氧化铈及污泥中的重金属作为活性组分，以乙二胺四甲叉磷酸钠为重金属络合剂，以钛酸酯为偶联剂，采用微波焙烧法实现载体和活性组分的结合，其中活性组分占载体质量的8％～15％。
2.根据权利要求1所述的的催化剂，其特征在于：所述的化工废水为电镀工业废水，污泥中的铬和镍的质量分别为污泥干重的0.5～3％及1～5％。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于：所述的催化剂中三氧化二铬、氧化镍、氧化锰和氧化铈的质量之比为1～5：1～5：1～5：1～5。
4.一种权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：该催化剂的制备方法如下：
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的干燥后的污泥、去离子水以及乙二胺四甲叉磷酸钠的质量之比为(1～10)：(1～10)：(1～5)；
6.根据权利要求4所述的制备方法，其...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐海涛，陈利国，程鑫培，金奇杰，徐慕涛，王圣，徐鑫，李明波，宋静，柏源，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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