分解有机有害物质的催化剂和使用它分解有机卤化物的方法技术

一种分解有机卤化物的催化剂，其特征在于包括水不溶的硫酸氧钒或者是包括硫酸氧钒和一种特定的氧化物和一种特定的硫酸盐的复合催化剂。这种催化剂不但有卓越的分解有机卤化物的活性，对ＳＯ↓［２］的耐久性和抗性，而且基本上不引起ＳＯ↓［２］到ＳＯ↓［３］的氧化，并且还对ＨＣｌ有抗性，因此可以用于进行有机卤化物的分解处理并有良好的效率和良好的耐久性，特别当灰尘与有机卤化物一起存在，待处理的气体含有ＳＯ↓［ｘ］或ＨＣｌ，或者在待处理的区域内产生ＳＯ↓［ｘ］或ＨＣｌ时。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及分解有机有害物质比如有机卤化物的催化剂。更具体地说，本专利技术涉及分解燃烧城市垃圾或工业废物时产生的废气中的包括二噁类化合物的有害有机卤化物的催化剂；或者处理塑料材料而使他们无害的方法。因此，环境污染现在是个社会问题，迫切需要降低燃烧处理的废气中有机卤化物的含量。现在，人们提出了各种方法来除去包括二噁类化合物的有机卤化物，这包括使用活性炭的吸附法，热分解法或者使用催化剂的接触分解法。其中，接触分解法有卓越的特征，即能避免二噁类化合物的再合成，因为二噁类化合物在低于300℃的低温条件下会分解；以及，由于它不需要在吸附法等方法中是需要的二次处理，因此操作成本低。作为用于上述接触分解法的催化剂，已知的是正如日本专利公布第38863/94号所描述的那样有各种金属氧化物比如五氧化二钒和二氧化钛；碳酸盐；和硅酸盐。然而，他们不实用，因为他们需要高温去分解和从几分钟到几个小时的长停留时间。五氧化二钒-二氧化钛催化剂在日本专利申请公开第144117/31号和日本专利申请公开第117557/96号上公开了。然而，当SO2包括在被处理的气体中或者当分解处理产生SO2时，在使用含有五氧化二钒作催化剂中SO2的氧化活性变得更高。结果问题出现了，当这些催化剂用于纯化除NOX外还含有SOX的排放气体时产生了大量的SO3。另一个问题是随着使用催化剂的时间的增长，催化剂的活性会降低。可提出下述这种活性降低的理由1.关于在一种催化剂存在下使用氨作为还原剂来还原一种被处理的物质的方法，通过在催化剂的表面积聚硫的铵盐比如硫酸氢铵而降低了催化活性，而硫的铵盐是由氨和上述产生的SO3形成的。2.另一个问题是，由于SO2氧化活性的增加，五氧化二钒被还原并转化成水溶性硫酸氧钒(VOSO4，有α型晶体α-VOSO4)，因此，随着使用时间的增长，催化活性降低了。3.当包括氯气的氯化物比如HCl和Cl2被包括在被处理的气体中或通过分解过程产生出来，质量的变化发生了并且催化活性降低了。为了解决上述问题，提出了日本专利申请公开第318,135/96号描述的在五氧化二钒-二氧化钛型催化剂中含有二氧化锡的催化剂以及日本专利申请公开第117,557/96号描述的含有三氧化钼的催化剂。此外，日本专利申请公开第386/94号，美国专利第5,227,356号和德国专利第4,419,974号公开了一种把碱土金属硫酸盐比如硫酸钡加入到五氧化二钒-二氧化钛中的催化剂。此外，日本专利公布第2,633,316号公开了一种五氧化二钒-二氧化钛-三氧化钨催化剂，它对含在燃烧排气中的杂质比如氮氧化物，硫氧化物和重金属有阻抗能力。此外，日本专利申请公开第192,455/97号公开了一种向五氧化二钒和二氧化钛中加入了其它组分的催化剂。然而，现状是含有五氧化二钒作为主要的活性成分的催化剂在对HCl或SOX的抗性上是不足的，因此具有可以更低的成本提供的具有更高活性和耐久性的催化剂是需要的。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种低成本的催化剂，它在处理纯化上述包含有机卤化物比如二噁类化合物的气体时有更高的活性和耐久性。本专利技术的另一目的是提供一种使用这种催化剂以优异的效果分解有机卤化物的方法。根据本专利技术的用于分解有机化合物的催化剂的一个实施方案的特征在于包括水不溶的硫酸氧钒。根据本专利技术的用于分解有机化合物的催化剂的另一个实施方案的特征在于包括至少一种氧化物，至少一种硫酸盐和水不溶的硫酸氧钒组成，其中的氧化物包括一种选自钛，锆，铌，钼，钨和铬的原子，硫酸盐包括一种选自碱土金属和铅的原子。根据本专利技术，分解有机卤化物的方法的特征在于包括让上述催化剂和有机卤化物接触的步骤。根据本专利技术，提供了一种适合于纯化处理含有有机卤化物的催化剂和一种使用这种催化剂分解有机卤化物的方法。该催化剂具有抗HCl或SOX的耐久性，并且可以低成本产生，从而可获得更高的分解活性。这种硫酸氧钒(硫酸氧钒，有β型晶体β-VOSO4)本身可以一种蓝绿色晶体的形式获得。红外光谱分别在940cm-1和510cm-1有特征峰，这些峰并没有在水溶性硫酸氧钒(硫酸氧钒，有α型晶体α-VOSO4)中观察到。根据本专利技术，使用了含有至少β-VOSO4的固体硫酸氧钒。用水接触这种固体的洗脱率是10％或少于10％，更好的是5％或少于5％。举例来说，水不溶性硫酸氧钒可以用下述方法制备1.一种方法，包括在水的存在下把一种还原剂加入到五价的钒化合物中把它的化合价还原到低于5；加入硫酸的铵盐从溶液中形成沉淀；干燥之后煅烧沉淀。另外一种方法，包括把硫酸的铵盐加入到化合价低于5的钒化合物中再从溶液中形成沉淀；干燥之后煅烧沉淀。2.一种方法，包括把硫酸的铵盐加入到草酸氧钒中并煅烧。3.一种方法，包括直接煅烧硫酸氧钒。载体是例如二氧化硅，氧化铝，活性炭等，可以把用于形成硫酸氧钒的溶液浸渍到载体上并煅烧它来获得处于固定在载体上的状态的水不溶性钒氧根。这种溶液的实施例包括上述方法1至3在煅烧前的水溶液，也就是，一种用五价的钒化合物，一种还原物质和硫酸的铵盐制备的水溶液；一种用化合价小于5的钒化合物和硫酸的铵盐制备的水溶液；一种用草酸氧钒和硫酸的铵盐制备的水溶液；以及一种硫酸氧钒的水溶液。作为五价的钒化合物，可使用至少一种选自偏钒酸铵，偏钒酸，五氧化二钒的化合物。此外，作为化合价小于5的钒化合物，例如，可使用二氧化钒和三氧化二钒中的至少一种。其中，从再生催化效果的观点出发，最优选选择偏钒酸铵作为原材料。作为用在上述方法1的还原剂，例如，优选使用至少一种有机羧酸比如草酸，柠檬酸和酒石酸。水不溶性硫酸氧钒至少包括β型晶体(β-VOSO4)并且其特征是不溶于水并且四价态的钒原子有该分解的活性。在这一点上说，其与常规五氧化二钒在活性组分的类型上是从根本上不同的，也就是，钒原子在五价态具有活性。此外，由于催化剂是水不溶性的，它有HCl抗性，并且，由于它是硫酸盐，它还有SOX抗性。用在上述方法1和2的硫酸铵的实施例包括硫酸氢铵，亚硫酸铵，硫酸铵和过硫酸铵。其中，由于便宜并使制造催化剂更容易，所以硫酸铵是优选的。这种水不溶性硫酸氧钒可以被单独地用作分解有机化合物，特别是有机卤化物的催化剂。备选地，可以把这种水不溶硫酸氧钒与氧化物和硫酸盐结合起来而获得一种复合催化剂(complex catalyst)。这种复合催化剂可以用例如下述的方法获得A.一种方法，包括混合水不溶性硫酸氧钒，氧化物和硫酸盐。B.一种方法，包括把为了制备水不溶性硫酸氧钒的水溶液浸渍到氧化物和硫酸盐的固体混合物中，和干燥后煅烧该化合物。C.一种方法，包括把氧化物和硫酸盐加入到为了制备硫酸氧钒的水溶液中获得一种淤浆，把如此获得的淤浆干燥后再煅烧。作为用于方法B和C的水不溶性硫酸氧钒的制备用的水溶液，一种上述方法1至3的煅烧之前的水溶液，也就是，一种用五价的钒化合物，一种还原性物质和硫酸的铵盐制备的水溶液；一种用化合价低于5的钒化合物和硫酸的铵盐制备的水溶液；一种用草酸氧钒和硫酸的铵盐制备的水溶液；和一种硫酸氧钒的水溶液等。作为与水不溶的硫酸氧钒结合的氧化物，例如，使用至少一种具有一个选自钛，锆，铌，钼，钨和铬的原子的氧化物。其中五氧化二铌(niobium pentaoxide)和二氧化钛是有用的，最优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种分解有机卤化物的催化剂，其特征在于含有水不溶的硫酸氧钒（β－ＶＯＳＯ↓［４］）。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：高须勋，藤田坚嗣，
申请(专利权)人：三井化学株式会社，宇部兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]