一種催化分解有色金屬冶煉尾氣中二噁英的催化劑的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種催化分解有色金屬冶煉尾氣中產生二噁英的催化劑的制造方法。
【背景技術】
[0002] 目前，二噁英的去除技術有以下幾種：高溫處理(高溫燃燒，熔融金屬高溫分解，熔 融鹽氧化，高溫分解等）;氧化非燃燒技術(催化氧化，超臨界水氧化，電化氧化等);還原技術 (載體催化降解進程，金屬和金屬氧化物催化，球磨研磨，鈉還原等）；光催化降解技術(太陽 光降解，光化學降解，紫外降解，光催化)，生物降解等。
[0003] 常用的去除二噁英的方法如下：在整塊反應堆利用剝除NOx催化去除/氧化；在 催化過濾器進行催化去除和降解；在碳化纖維、壓縮床或移動床上使用活性炭去除或流化 技術；在包含厭水沸石、海泡石或碳微納米管的壓縮床上進行吸附；用酸或堿進行濕式清 洗；用石灰粉進行半干清洗液能去除一部分的二噁英。
[0004] 利用催化技術處理二噁英是一種較新的方法，讓含二噁英的煙氣在催化層上流 動，使二噁英可以在低溫下被氧氣氧化，生成C02、水和HC1等無機無害物。催化劑多為氧化 鈦載釩、鎢、鑰等過渡金屬催化劑以及硅膠、活性炭等載金、鈀、鉬等貴金屬催化劑。
[0005] 對煙道氣中的P⑶D/Fs的催化氧化是一個已經被證明可行的技術，它可以將煙道 氣中的PCDD/Fs濃度降低到低于0. 1ng TEQ/Nm3，Hagenmaier和等人已證明1102為載體的 V205/W03催化劑經過選擇性催化還原（SCR)去除氮氧化物（NOx)在同樣的溫度下是十分有 效的，主要原因是它們可以氧化PCDD/Fs成為碳氧化物、水和氯化氫。
【發明內容】
[0006] 本發明提供一種催化劑，與現有技術相比該催化劑中活性組分負載量低，并具有 現有技術中已知催化劑的催化活性。
[0007] 本發明的技術方案通過如下方法實現： a)分別稱取150g的偏釩酸銨，300g的偏鎢酸銨，150g的硫酸鈦，150g的硝酸錳，1500g 的硅溶膠，在25°C的溫度下不斷攪拌，溶于1500ml的去離子水中； b)將碳納米管放入到濃硝酸和氫氟酸的混合溶液中，在氬氣環境下高壓浸泡，在 120-150°C下維持10-15小時后冷卻至室溫，然后取出碳納米管用去離子水洗滌過濾，備 用； c)稱取2000g的步驟b)洗凈備用的碳納米管，50g的活性粘土及40g的桐油，加入步 驟a)配置的溶液中，導入混煉機中進行均勻攪拌，攪拌時間為0. 5-1. 5h ; 得到陶泥狀坯料，加入液壓機中，擠壓成型，制得孔徑為1mm的蜂窩性催化劑； d)將步驟c)制得的蜂窩型催化劑浸泡在甲基丙烯酸羥乙酯中，然后添加少量2,4-二 氯過氧化苯甲酰、二苯甲酮、二羥基丙酮、2, 2-雙羥甲基丙酸，50°C浸泡4-16小時，然后過 濾出蜂窩型催化劑，用去離子水和乙醇交替洗滌4遍； e) 將步驟d)洗凈的蜂窩型催化劑置于微波爐中在空氣氣氛中加熱，使其脫除一部分 的水分變硬，微波爐的功率為1500W; f) 將步驟e)中制得的干燥后的蜂窩性催化劑進行物理的切割，得到長l〇mm，直徑為 20mm的小型蜂窩性催化劑，然后置于內徑為25mm，長度為800mm的石英反應器中，將石英反 應器置于內徑為35mm的恒溫反應爐中，在氧氣環境下，逐步升溫至550°C，升溫速率需控制 在10-20°C/分，進行催化劑的活化，活化時間為0. 5h-lh，從而制得催化降解有色金屬冶煉 尾氣中產生二噁英用的催化劑。
[0008] 制得的催化劑的BET比表面積為800-950m2/g。
[0009] 制得的催化劑的孔容為10_15cm3/g，孔徑為50-150A。
[0010] 制得的催化劑在250°C的溫度下，和lOOOOtT1的空速下，對二噁英的催化降解率為 99. 9%。
[0011] 本發明的有益效果 (1) 本發明催化劑為釩-鎢-錳-鈦體系催化劑，對有色金屬冶煉為其中的HC1和S02 有較好的抗中毒效果； (2) 蜂窩性的催化劑并加入了碳納米管粉末，其規則的孔道對尾氣中的雜質有較好的 適應能力，同時增大了比表面積，提高了催化劑的活性，在高空速下反應速率也較高，可降 低催化劑的成本；同時極大的提高了催化劑的強度，較容易實現工業化，在實際應用中優勢 較明顯。
[0012] (3)將碳納米管浸泡在2, 2-雙羥甲基丙酸中，在催化劑的載體上形成了一層覆 膜，提高了催化劑載體的耐高溫性能和活性組分與載體的整體強度。2,4_二氯過氧化苯 甲酰、二苯甲酮、二羥基丙酮、2, 2-雙羥甲基丙酸的少量添加，實現了在碳納米管表面引入 活性官能團，提高了催化劑的催化活性和對二噁英的選擇性，同時產生了協同作用，提高了 載體的抗老化性能。同時催化劑的吸附性能顯著提升，制得的催化劑的BET比表面積達到 800-950m2/g，大大高于現有的催化劑的吸附性能。
[0013] (4)實驗結果表明，本發明催化劑在250°C的溫度下，和100001T1的空速（SV)下， 其對二噁英的催化降解率為99. 9%。
【具體實施方式】
[0014] 實施例1 a) 分別稱取150g的偏釩酸銨，300g的偏鎢酸銨，150g的硫酸鈦，150g的硝酸錳，1500g 的硅溶膠，在25°C的溫度下不斷攪拌，溶于1500ml的去離子水中； b) 將碳納米管放入到濃硝酸和氫氟酸的混合溶液中，在氬氣環境下高壓浸泡，在約 120-150°C下維持10-15小時后冷卻至室溫，然后取出碳納米管用去離子水洗滌過濾，備 用； c) 稱取2000g的步驟b)洗凈備用的碳納米管，50g的活性粘土及40g的桐油，加入步 驟a)配置的溶液中，導入混煉機中進行均勻攪拌，攪拌時間為0. 5-1. 5h; 得到陶泥狀坯料，加入液壓機中，擠壓成型，制得孔徑為1mm的蜂窩性催化劑； d) 將步驟c)制得的蜂窩型催化劑浸泡在甲基丙烯酸羥乙酯中，然后添加少量2,4-二 氯過氧化苯甲酰、二苯甲酮、二羥基丙酮、2, 2-雙羥甲基丙酸等，50°C浸泡4-16小時，然后 過濾出蜂窩型催化劑，用去離子水和乙醇交替洗滌4遍； e) 將步驟d)洗凈的蜂窩型催化劑置于微