一种用于易挥发性氯代芳香烃类低温催化燃烧消除的催化剂制造技术

本发明专利技术公开了一种用于易挥发性氯代苯烃类低温催化燃烧消除的催化剂，该催化剂主要由稀土氧化物和其它变价过渡金属元素Ｍ如Ｃｕ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｗ之一或几种组成，变价过渡金属的掺杂量为０．１－３０ｗｔ％（氧化物含量）。本发明专利技术催化活性高，无副产物生成，不造成二次污染，抗氯中毒能力强，催化剂寿命长，特别适用于低温完全催化燃烧消除含卤素有机化合物，尤其是易挥发性含氯芳香烃类污染物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化燃烧环境保护
，特别涉及到一种用于易挥发性氯代芳香烃类低温催化燃烧消除的稀土基氧化物催化剂及其制备方法，并提供了一种用于完全催化燃烧消除环境中易挥发性氯代芳香烃类污染物的方法。
技术介绍
含氯易挥发性烃类不仅能够对人类的健康造成严重的危害，对生物系统也能够造成持久的、积累性的影响，而且可以破坏大气臭氧层。联合国环境项目国际条约中有12个列为首位的持久性的有机污染物都是含氯的有机化合物。含氯易挥发性烃类分芳香烃氯化物，如氯苯、二氯苯，以及非芳香脂肪烃类氯化物，如二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯甲烷和多氯甲烷等，前者产生于氯基氧化剂的木纸浆的飘白、含氯化合物的热处理及金属的回收；后者主要产生于氯碱工业氧氯法制备氯乙烯过程、制革、洗涤、制药等行业。由于上述产生氯化物的过程都是涉及到现阶段国计民生的工业，大量含氯化合物的排放是不可避免的。因此，从源头上消除含氯易挥发性烃类的所造成的污染目前还不具备可能性。而采取后处理的方法消除含氯易挥发性烃类所带来的污染成为唯一可行的途径和方法。近几年来，对易挥发性有机化合物(VOCs)的综合治理受到了越来越广泛的关注。热力燃烧、催化燃烧以及吸附等方法是消除这些污染物的常用方法。但是热力燃烧需要在较高的温度(1000℃)下进行，能耗大；而且该法在处理含氯烃类方面还可能导致更高毒性的二噁英(Dioxins)污染物，如多氯二苯并二噁英(PCDD)和多氯二苯并呋喃(PCDF)。作为有机污染物常用方法之一的吸附法对于低浓度污染物的处理效果并不理想，其吸附效率极低。对于易挥发性含氯芳香烃的消除，最近相继提出了多种新颖的方法，如生物学处理、光催化降解、加氢脱氯等。但是这些方法不是在技术上存在缺陷，就是处理费用高昂，大多都处于实验室研究状态，不易实现工业化、产业化。催化燃烧消除有机化合物的污染是一种节能、经济、有效的处理方法，与热力燃烧相比，它具有燃烧温度低、停留时间短、所需反应器小、二次污染少等优点。因此，催化燃烧在消除易挥发性有机化合物方面得到了广泛的应用。氯代芳香烃如氯代苯，二氯代苯，dioxin，其催化燃烧主要应用于垃圾焚烧炉的废气处理，该方向的研究工作和技术的开发集中在日本。代表性的专利有Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP2001286729 A2、Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP2001286730 A2、Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP2001286734 A2、Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP10085559 A2等。使用燃料气和空气进行燃烧。主要使用的催化剂活性组分为过渡金属和贵金属，载体为SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2。贵金属催化虽然活性较高，但易于氯中毒；非贵金属催化剂抗中毒能力较强，但选择性较低，往往有多氯苯产生。部分氯代芳香烃催化燃烧授权专利有Nawama，Junichi；Moriya，Yoshifumi；Suzuki，Tadashi；Kuchino，Kunikazu，Jpn.Kokai TokkyoKoho JP2002219364 A2Kiyono，Kenichi；Uchida，Masaaki；Adachi，Kentaro；Nishii，Kazuhiro，Jpn.Kokai TokkyoKoho JP2001286729 A2Kiyono，Kenichi；Uchida，Masaaki；Adachi，Kentaro；Nishii，Kazuhiro，Jpn.Kokai TokkyoKoho JP2001286730 A2Kajikawa，Osamu；Wang，Hsiang Sheng；Kawase，Nobom；Maeda，Takeshi，Jpn.Kokai TokkyoKoho JP2001009284 A2. Kiyono，Kenichi；Uchida，Masaaki；Adachi，Kentaro；Nishii，Kazuhiro，Jpn.Kokai TokkyoKoho JP2001286734 A2Moriya，Yoshifumi；Nawama，Junichi；Tokumitsu，Shuzo，Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP2001327869 A2这些专利工作主要是以过渡金属为活性组分，催化燃烧净化垃圾焚烧炉中的二噁英。上述含氯易挥发性烃类催化燃烧消除所采用的催化剂均存在或多或少的缺点，如催化燃烧活性低，催化燃烧过程中有多氯烃类产生、易造成二次污染，催化剂活性组分容易流失、催化剂寿命短。
技术实现思路
本专利技术的目的在于公开一种用于易挥发性氯代芳香烃类低温催化燃烧消除的稀土基氧化物催化剂及其制备方法，其催化活性高、无副产物生成、不造成二次污染、抗氯中毒能力强、催化剂寿命长，特别适用于完全催化燃烧消除含卤素有机化合物，尤其是易挥发性含氯烃类污染物。本专利技术提供了一种用于易挥发性氯代芳香烃类低温催化燃烧消除的催化剂，该催化剂主要由稀土氧化物和其它变价过渡金属元素M如Cu、Fe、V、Mn、Mo、Co、W之一或几种组成，变价过渡金属的掺杂量为0.1～30wt％(氧化物含量)。稀土氧化物添加变价过渡金属元素的双组分催化剂采用共沉淀法制得，稀土元素前驱体选自稀土的硝酸盐、过渡金属的前驱体选自硝酸盐、草酸盐、乙酸盐、碳酸盐。本专利技术提供了一种用于完全催化燃烧消除环境中易挥发性氯代脂肪烃类污染物的方法。本专利技术提供如下技术路线在催化剂存在下，采用作为氧化剂的空气带入反应器，使含氯易挥发性芳香烃在催化剂的作用下完全燃烧，将含氯易挥发性芳香烃转化成为二氧化碳、氯化氢和氯气。完全燃烧尾气可以采用稀碱溶液吸收(氯化氢/氯气等酸性气体)后放空；反应压力为0.1～1Mpa，优选0.1～0.5Mpa，尤其是0.1Mpa，接近常压，温度为100～400℃，优选为150～450℃，尤其是350℃；催化剂的用量，须足以使含氯易挥发性芳香烃在潮湿空气的存在情况下，转化成二氧化碳和氯化氢，一般情况下，含氯易挥发性芳香烃的废气中含氯易挥发性芳香烃的浓度为0.05～5vol％，每克催化剂处理废气量为每小时10～30L；所说的潮湿空气为含有水蒸气的空气，其水浓度必须满足使反应生成的氯气全部转化为氯化氢，但又不能使水成为反应的抑制物，空气中适宜的水的浓度为0.1～15vol％。采用本专利技术的方法，在潮湿空气中，在较低的反应温度下，在催化剂的存在下，可长时间稳定地将废气中的含氯易挥发性芳香烃转化成为二氧化碳和氯化氢，催化剂的活性不降低。本专利技术提供的催化剂具有制备工艺简单、价格低廉、催化活性高、抗氯中毒能力强、寿命长等特点；技术路线方便实用，可以广泛用于造纸、制药、制革、洗涤以及化学工业废气中的含氯易挥发性芳香烃类污染物的催化燃烧消除。具体实施例方式实施例1将市售的50g硝酸铈(Ce(NO3)3)·6H2O和6g硝酸铜Cu(NO3)2)·3H2O溶解于500ml离子水中，此溶液置于50℃的恒温水浴槽中搅拌0.5h；然后以每分钟1ml流速滴加0.5N的草酸水溶液200ml，过程中不断搅拌，待草酸盐沉淀完全后，在50℃下继续搅拌2～4h，静止，抽滤，各用500ml的热去离子水洗涤两次，再加入500ml本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于易挥发性氯代芳香烃类低温催化燃烧消除的催化剂，该催化剂主要由稀土氧化物和其它变价过渡金属元素Ｍ如Ｃｕ、Ｆｅ、Ｖ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｃｏ、Ｗ之一或几种组成，变价过渡金属的掺杂量为０．１－３０ｗｔ％（氧化物含量）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李到，王幸宜，郑翊，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]