專利名稱：一種用于降解廢舊pvc的脫氯催化劑及其制備方法
技術領域：
本發明屬于廢塑料回收利用技術領域，具體涉及一種用于降解廢舊PVC的脫氯催化劑及其制備方法。
背景技術：
由于廢塑料可作為可利用的資源和它引發的各種環境污染，焚燒給環境帶來了嚴重污染，PVC材料和其他廢塑料與垃圾混合燃燒過程中除了生成粉塵、SO2、NOx、H2S、HCl等無機物外，還生成有機污染物二噁英、其極毒等致癌的污染性物質，垃圾高溫受熱時產生具有腐蝕性的氯化氫氣體，HCl不僅排放到大氣中可形成酸雨成為世界關注的熱點。同行專家普遍認為采用高爐噴吹廢塑料，是大量利用廢塑料的極好方法，其廢氣排放量僅為焚燒的0.1-1％，而熱利用率高達80％其他作為供熱和發電時的熱利用率僅為30-40％。由于PVC含氯，在高溫分解時不斷釋放出氯化氫氣體而在爐內可腐蝕金屬設備。經處理后的含氯廢塑料方可直接噴入高爐中。因此，在高爐噴吹之前必需先對PVC進行脫氯處理。目前，熱解脫氯的研究主要集中在熱解裝置、固定床熱解脫氯特性和脫氯動力學等方面，而有關催化劑脫氯的研究和應用報道極少。中國專利CN1095388C公開的脫氯劑及其制備方法，是以氫氧化鐵、氫氧化鋁、氫氧化鈉等化合物為主要成分制備的脫氯劑，用于石油化工和化肥工業中脫氣體中的氯，即使有脫氯催化劑的研究也是采用貴金屬制備的，存在催化劑成本高，制備工藝復雜，難以實現工業化應用等問題。
發明內容
本發明提供一種用于降解廢舊PVC的脫氯催化劑及其制備方法。
該催化劑以發電廠廢棄物粉煤灰和鈦白粉廠的廢渣硫酸亞鐵為主要原料，另加氫氧化鈉作為活化劑，經活化、混合、浸漬、過濾、干燥、焙燒等步驟制備而成，其中硫酸亞鐵的質量含量是粉煤灰的25-100％，氫氧化鈉的質量含量是粉煤灰的1.5-4.5％。
具體制備方法如下1、配制2.0-3.5mol/L氫氧化鈉溶液，將規定量的粉煤灰在該氫氧化鈉溶液中常溫下浸泡0.5-1.5h后過濾、然后干燥2-3h，再在400℃條件下焙燒20-60min；2、配制1.0-2.0mol/L硫酸亞鐵溶液，將步驟(1)制得得產物與該硫酸亞鐵溶液常溫下進行混合，間接攪拌、浸漬1.5-3h后過濾、干燥2h，最后在300℃-550℃條件焙燒0.5-2.0h，即得到該催化劑。
所采用硫酸亞鐵為鈦白粉廠副產物，含七個結晶水。干燥溫度控制在100℃-110℃之間。硫酸亞鐵可以選擇自鈦白粉廠副產物或是一般工業原料硫酸亞鐵。
硫酸亞鐵的質量含量及溶液的濃度優選范圍是；質量含量是粉煤灰的33-50％，硫酸亞鐵溶液的濃度1.25-1.75mol/L。
步驟2的焙燒溫度優選在350℃-450℃之間，焙燒時間在0.75-1.25h。
本發明主要是利用粉煤灰組成中的有效成分，氧化鋁、氧化硅和少量的氧化鐵，通過對粉煤灰的激活，將其有效成分活化，再與硫酸亞鐵混合，不但可以增加FeOOH、Fe2O3、Fe3O4、的含量，而且充分利用了硫酸根可與粉煤灰中的有效成分形成復合金屬氧化物的固體酸中心，在加熱降解過程中從而更加有利于PVC脫氯，可以起到催化脫氯的效果。
由于所用主要原料粉煤灰和硫酸亞鐵均為工業廢棄物，制備的催化劑具有原料豐富、成本低廉，應用于PVC塑料在熱解脫氯過程中催化效果良好的特點。
將本發明的催化劑應用PVC降解脫氯過程中，具體采用的方法是以氮氣作為載體，用鉑銠熱電偶和電路溫度控制器顯示爐，在每次實驗前，先通氮氣，把反應裝置內的空氣趕清。每次用電子天平稱取一定量的PVC，加入PVC質量5％-10％的催化劑混合均勻在320℃-380℃加熱降解，在相同的條件下進行實驗，規定的時間段取樣，調節樣品的pH值，采用摩爾法滴定試樣中的氯離子的含量，計算其樣品的脫氯率。研究發現添加催化劑在380℃時熱解1.5h，其脫氯率可達99.7％，與空白實驗相比脫氯率提高10％-15％。
具體實施例方式
實施例1以2.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑A。
實施例2以2.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與100g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑B。
實施例3以2.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與33.3g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑C。
實施例4以1.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑D。
實施例5以4.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑E。
實施例6以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑F。
實施例7以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在550℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑G。
實施例8以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在550℃條件焙燒0.5h便可制得脫氯催化劑H。
實施例9以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在550℃條件焙燒1.0h便可制得脫氯催化劑I。
實施例10
以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在300℃條件焙燒1.0h便可制得脫氯催化劑J。
實施例11以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質量)進行混合，硫酸亞鐵配制成2mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在300℃條件焙燒1.0h便可制得脫氯催化劑K。
通過不同條件制備的脫氯催化劑按上述脫氯工藝方法，380℃時熱解1.5h，其脫氯率見表1和表2表1原料組成不同對脫氯率的影響
表2不同的制備工藝對脫氯率的影響
權利要求
1.一種用于降解廢舊PVC的脫氯催化劑，其特征在于它以粉煤灰和硫酸亞鐵為主要原料，另加氫氧化鈉作為活化劑，經活化、混合、浸漬、過濾、干燥、焙燒等步驟制備而成，其中硫酸亞鐵的質量含量是粉煤灰的25-100％，氫氧化鈉的質量含量是粉煤灰的1.5-4.5％。
2.一種權利要求1所述催化劑的制備方法，其特征在于該制備方法包括如下步驟(1)配制2.0-3.5mol/L氫氧化鈉溶液，將規定量的粉煤灰在該氫氧化鈉溶液中常溫下浸泡0.5-1.5h后過濾、然后干燥2-3h，再在400℃條件下焙燒20-60min；(2)配制1.0-2.0mol/L硫酸亞鐵溶液，將步驟(1)制得得產物與該硫酸亞鐵溶液常溫下進行混合，間接攪拌、浸漬1.5-3h后過濾、干燥2h，最后在300℃-550℃的焙燒溫度下，焙燒0.5-2.0h，即得到該催化劑。
3.根據權利要求1所述的催化劑，其特征在于硫酸亞鐵的質量含量是粉煤灰的33-50％。
4.根據權利要求1所述的催化劑，其特征在于硫酸亞鐵是鈦白粉廠副產物或是一般工業原料硫酸亞鐵。
5.根據權利要求2所述的方法，其特征在于硫酸亞鐵溶液的濃度是1.25-1.75mol/L。
6.根據權利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的焙燒溫度為350℃-450℃，焙燒0.75-1.25h。
全文摘要
本發明提供一種用于降解廢舊PVC的脫氯催化劑及其制備方法，屬于廢塑料回收利用技術領域。該催化劑以發電廠廢棄物粉煤灰和鈦白粉廠的廢渣硫酸亞鐵為主要原料，經活化、混合、浸漬、過濾、干燥、焙燒等步驟制備而成，其中硫酸亞鐵的質量含量是粉煤灰的25－100％，氫氧化鈉的質量含量是粉煤灰的1.5－4.5％。該催化劑應用于PVC的降解脫氯過程中具有良好催化效果，采用此方法制備的催化劑具有成本低、原料來源豐富、制備工藝簡單、催化效果好等優點，具有一定的實用價值和應用前景。
文檔編號C10G29/10GK1788842SQ200510095698
公開日2006年6月21日 申請日期2005年11月29日 優先權日2005年11月29日
發明者古緒鵬, 周渝生, 龍世剛, 郁慶瑤, 柴鐵根 申請人:安徽工業大學, 寶山鋼鐵股份有限公司