SCO脫二噁英催化劑的製作方法

2023-06-18 01:26:01 2

本發明涉及一種SCO脫二噁英催化劑及其製備方法，屬於濾清汙染氣體的催化劑領域。
背景技術：
：二噁英(Dioxin)，又稱二氧雜芑，是一種無色無味、毒性嚴重的脂溶性物質，二噁英實際上是二噁英類（Dioxins）一個簡稱，它指的並不是一種單一物質，而是結構和性質都很相似的包含眾多同類物或異構體的兩大類有機化合物。二噁英包括210種化合物，這類物質非常穩定，熔點較高，極難溶於水，可以溶於大部分有機溶劑，是無色無味的脂溶性物質，所以非常容易在生物體內積累，對人體危害嚴重。大氣環境中的二噁英來源複雜，鋼鐵冶煉，有色金屬冶煉，汽車尾氣，焚燒生產（包括醫藥廢水焚燒，化工廠的廢物焚燒，生活垃圾焚燒，燃煤電廠等）。含鉛汽油、煤、防腐處理過的木材以及石油產品、各種廢棄物特別是醫療廢棄物在燃燒溫度低於300-400℃時容易產生二噁英。傳統的脫二噁英催化劑脫除效率不高，且對煙氣的要求溫度較為苛刻。煙氣在排出時，需要多重加熱才能滿足脫除條件。此外，傳統的催化劑依託蜂窩狀催化劑進行過濾作業，這種催化劑的結構簡單，然而一旦有大顆粒物進入催化劑內部，整條蜂窩條孔將發生阻塞，無法進行正常過濾反應。催化劑在高汙染環境中作業，積塵是難免的，如何在無需頻繁停機清理積灰的基礎上，仍能令其發揮最大的過濾性能，是本領域技術人員需要解決的難題。本發明提出了一種SCO脫二噁英催化劑，能有效濾除二噁英，化學和熱穩定性好好，活性也較高，並且抗中毒性能高。此外，本發明具備高抗塵幹擾能力，在無需頻繁停機清理積灰的基礎上，仍能發揮最大的過濾性能，令催化劑的老化速度均一，濾除能力強且使用壽命長。技術實現要素：為解決高溫催化劑的實際使用過程中遇到的問題，本發明提供了一種SCO脫二噁英催化劑，能有效濾除二噁英，化學和熱穩定性好好，活性也較高，並且抗中毒性能高。此外，本發明具備高抗塵幹擾能力，在無需頻繁停機清理積灰的基礎上，仍能發揮最大的過濾性能，令催化劑的老化速度均一，濾除能力強且使用壽命長。本發明是通過以下技術方案實現的：一種SCO脫二噁英催化劑，其特徵在於由下述原料製得，所述份數均為重量份:基材40-50份；活性成分1-3份；助劑20-30份；粘結劑2-8份；增塑劑3-5份；其中所述基材包括二氧化鈦和γ-氧化鋁；所述基材中二氧化鈦和γ-氧化鋁按質量比為3:1。所述活性成分包括五氧化二釩。所述助劑包括三氧化鎢和三氧化鉬；上述三氧化鎢和三氧化鉬的質量比為1:1。所述粘結劑包括膨潤土和碳酸鈣；上述膨潤土和碳酸鈣的質量比為2:1。所述增塑劑包括羥甲基纖維素和硅藻泥；上述羥甲基纖維素和硅藻泥的質量比為3:2。還包括擠出潤滑劑，擠出潤滑劑的施加量為1.5-3份；所述擠出潤滑劑包括甲基矽油和高油酸葵花油，甲基矽油和高油酸葵花油的質量比為3:1。本發明所述的一種SCO脫二噁英催化劑，包括如下製備步驟：（1）將基材在80-120℃真空烘箱內乾燥6-8h，降溫至30-60℃，得到預處理基材；（2）稱取活性成分和助劑，加入混料釜，將20-25L去離子水逐漸加入混料釜，並開啟攪拌，以100-200r/min的速度攪拌2-3h後，加入步驟（1）中預處理基材，繼續攪拌2-3h；（3）將步驟（2）的製得物，放入馬弗爐，在500-700℃下煅燒4-6h；（4）將步驟（3）的製得物加入粘結劑、增塑劑和擠出潤滑劑進行混煉，直至將物料混煉均勻；（5）將混煉出來的物料，熟化24-48h後，加入到過濾預擠出中擠出，過濾除去物料中雜質；（6）將過濾預擠出後的物料，通過模具整體擠出成型，並按照規定的長度，將上述成品進行切割成分段體，在每個分段體的兩端進行半球形內凹式切削加工，令每個分段體的兩端形成內凹的半球面；（7）兩個相鄰的分段體之間嵌入交聯球體催化劑，即製得成品。步驟（7）中所述的交聯球體催化劑的製備方法為將孔徑為1-3mm的發泡金屬加工成球形，用電泳沉積法在發泡金屬的孔內施鍍一層功能助劑材料，所述功能助劑材料的厚度小於0.5mm。所述發泡金屬為泡沫鎳。所述功能助劑材料由下述原料製得，所述份數均為重量份:γ-氧化鋁20-30份；五氧化二釩1-3份；三氧化鎢10-15份；三氧化鉬10-12份；碳酸鋇或碳酸鈣2-8份；吐溫-601-3份；十二烷基苯磺酸鈉2-3份；聚四氟乙烯粉末4-7份。本發明所具有的有益效果是：1、氧化鋁和納米二氧化鈦載體本身具有較高的比表面積，能夠令基材具有適合的孔結構和吸水率，可以提高載體的表面積，有利於催化劑活性成分分散，以提高催化劑的活性和壽命。2、催化劑的各組分之間形成Mo-V-W/TiO2-Al2O3體系，在活性組分Mo、V、W以及載體TiO2-Al2O3的作用下，同時依靠過渡族金屬組成的V-W-Ti-Mo體系，能夠很好將二噁英分解成HCl、CO2、H2O。本發明能夠直接銜接除塵布帶，能有效精簡尾氣過濾排放設備的結構，降低環保成本。3、加入稀土氧化物可以提高催化劑的耐熱性，起到穩定晶格結構和防止體積收縮的雙重作用。4、在相鄰的兩個蜂窩狀分段體之間嵌入交聯球體催化劑，交聯球體催化劑在同步過濾的同時能夠起到高效熱傳導和多通管的作用。脫二噁英催化劑均需要在150-300攝氏度的溫度條件下才能具有高反應活性，然而，煙氣剛排放出時的溫度並不能保持太久，隨著煙氣在催化劑中運動，溫度逐漸減低。而泡沫鎳均有極高的熱傳導效率，能夠充分吸收煙氣排出伊始時攜帶的熱量，令催化劑前端和後端均勻受熱，有利於提高脫二噁英的效率。此外，由於催化劑在高塵環境中作業，一旦分段體的一條蜂窩孔被阻塞，煙氣也可以從過交聯球體催化劑的多通管路進入下一相鄰分段體中，令濾孔的阻塞率大為降低。並且，煙氣在催化劑中的運動軌跡本身也不均勻，交聯球體催化劑還能起到均勻分散煙氣的作用，能在無需頻繁停機清理積灰的基礎上，仍能令其發揮最大的過濾性能，延長催化劑的整體使用壽命。具體實施方式下面將結合具體實施例對本發明做進一步說明，具體實施例不限制本發明。一種SCO脫二噁英催化劑，由下述原料製得，所述份數均為重量份:基材40-50份；活性成分1-3份；助劑20-30份；粘結劑2-8份；增塑劑3-5份；其中所述基材包括二氧化鈦和γ-氧化鋁；所述基材中二氧化鈦和γ-氧化鋁按質量比為3:1。所述活性成分包括五氧化二釩。所述助劑包括三氧化鎢和三氧化鉬；上述三氧化鎢和三氧化鉬的質量比為1:1。所述粘結劑包括膨潤土和碳酸鈣；上述膨潤土和碳酸鈣的質量比為2:1。所述增塑劑包括羥甲基纖維素和硅藻泥；上述羥甲基纖維素和硅藻泥的質量比為3:2。還包括擠出潤滑劑，擠出潤滑劑的施加量為1.5-3份；所述擠出潤滑劑包括甲基矽油和高油酸葵花油，甲基矽油和高油酸葵花油的質量比為3:1。具體實施例中的各成分及用量見下表：成分實施例一實施例二實施例三基材40份45份50份活性成分1份1.2份3份助劑20份25份30份粘結劑2份25份8份增塑劑3份3.7份5份擠出潤滑劑1.5份2份3份本發明所述的一種SCO脫二噁英催化劑，包括如下製備步驟：（1）將基材在80-120℃真空烘箱內乾燥6-8h，降溫至30-60℃，得到預處理基材；（2）稱取活性成分和助劑，加入混料釜，將20-25L去離子水逐漸加入混料釜，並開啟攪拌，以100-200r/min的速度攪拌2-3h後，加入步驟（1）中預處理基材，繼續攪拌2-3h；（3）將步驟（2）的製得物，放入馬弗爐，在500-700℃下煅燒4-6h；（4）將步驟（3）的製得物加入粘結劑、增塑劑和擠出潤滑劑進行混煉，直至將物料混煉均勻；（5）將混煉出來的物料，熟化24-48h後，加入到過濾預擠出中擠出，過濾除去物料中雜質；（6）將過濾預擠出後的物料，通過模具整體擠出成型，並按照規定的長度，將上述成品進行切割成分段體，在每個分段體的兩端進行半球形內凹式切削加工，令每個分段體的兩端形成內凹的半球面；（7）兩個相鄰的分段體之間嵌入交聯球體催化劑，即製得成品。步驟（7）中所述的交聯球體催化劑的製備方法為將孔徑為1-3mm的發泡金屬加工成球形，用電泳沉積法在發泡金屬的孔內施鍍一層功能助劑材料，所述功能助劑材料的厚度小於0.5mm。所述發泡金屬為泡沫鎳。所述功能助劑材料由下述原料製得，所述份數均為重量份:γ-氧化鋁20-30份；五氧化二釩1-3份；三氧化鎢10-15份；三氧化鉬10-12份；碳酸鋇或碳酸鈣2-8份；吐溫-601-3份；十二烷基苯磺酸鈉2-3份；聚四氟乙烯粉末4-7份。功能助劑材料在具體實施例中的各成分及用量見下表：成分實施例一實施例二實施例三γ-氧化鋁20份25份30份五氧化二釩1份1.5份3份三氧化鎢10份13份15份三氧化鉬10份11份12份碳酸鋇或碳酸鈣2份5份8份吐溫-601份1.5份3份十二烷基苯磺酸鈉2份2.5份3份聚四氟乙烯粉末4份5份7份上述實施例的實驗結果如下：實驗樣品二噁英脫除率（%）實施例一99.3實施例二99.4實施例三99.7上述實驗結果證明，本發明的使用性能良好，能有效脫除煙氣中的二噁英，適宜在業界推官普及。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp