一種用於氯代脂肪烴類低溫催化燃燒消除的方法

2023-04-26 12:40:56 1

專利名稱：一種用於氯代脂肪烴類低溫催化燃燒消除的方法
技術領域：
本發明屬於催化燃燒環境保護技術領域，特別涉及到一種用於易揮發性氯代脂肪烴類低溫催化燃燒消除的方法。
背景技術：
含氯易揮發性烴類不僅能夠對人類的健康造成嚴重的危害，對生物系統也能夠造成持久的、積累性的影響，而且可以破壞大氣臭氧層。聯合國環境項目國際條約中有12個列為首位的持久性的有機汙染物都是含氯的有機化合物。含氯易揮發性烴類分芳香烴氯化物，如氯苯、二氯苯，以及非芳香脂肪烴類氯化物，如二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯甲烷和多氯甲烷等，前者產生於氯基氧化劑的木紙漿的漂白、含氯化合物的熱處理及金屬的回收；後者主要產生於氯鹼工業氧氯法製備氯乙烯過程、製革、洗滌、製藥等行業。由於上述產生氯化物的過程都是涉及到現階段國計民生的工業，大量含氯化合物的排放是不可避免的。因此，目前還不具備從源頭上消除含氯易揮發性烴類所造成的汙染可能性。而採取後處理的方法消除含氯易揮發性烴類所帶來的汙染成為唯一可行的途徑和方法。近幾年來，對易揮發性有機化合物(VOCs)的綜合治理受到了越來越廣泛的關注。 熱力燃燒、催化燃燒以及吸附等方法是消除這些汙染物的常用方法。但是熱力燃燒需要在較高的溫度(ιοοο )下進行，能耗大，而且該法在處理含氯烴類方面還可能導致更高毒性的二噁英(Dioxins)汙染物，如多氯二苯並二噁英(PCDD)和多氯二苯並呋喃(PCDF)。作為有機汙染物常用方法之一的吸附法對於低濃度汙染物的處理效果並不理想，其吸附效率極低。對於易揮發性含氯代烴類的消除，最近相繼提出了多種新穎的方法，如生物學處理、光催化降解、加氫脫氯等。但是這些方法不是在技術上存在缺陷，就是處理費用高昂，大多都處於實驗室研究狀態，不易實現工業化、產業化。催化燃燒消除有機化合物的汙染是一種節能、經濟、有效的處理方法，與熱力燃燒相比，它具有燃燒溫度低、停留時間短、所需反應器小、二次汙染少等優點。因此，催化燃燒在消除易揮發性有機化合物方面得到了廣泛的應用。

發明內容
本發明的目的在於公開一種用於易揮發性氯代脂肪烴類低溫催化燃燒方法，該方法以氧化鋁負載的氧化釕為燃燒催化劑，其活性高、副產物少、不造成二次汙染、抗氯中毒能力強、催化劑壽命長，特別適用於完全催化燃燒消除含滷素有機化合物，尤其是易揮發性含氯烴類汙染物。本發明提供了一種用於易揮發性氯代脂肪烴類低溫催化燃燒消除的催化劑，該催化劑主要由氧化鋁和氧化釕構成，其中氧化釕的含量為0. 5 3%，其餘為氧化鋁。氧化鋁負載的氧化釕催化劑的製備可以採用本領域公知的浸漬法，氧化鋁為市售商品，氧化釕的前驅體選自氯化釕；氧化鋁負載的氧化釕催化劑的製備也可以採用共沉澱方法，氧化鋁的前驅體選自硝酸鋁、氧化釕的前驅體選自氯化釕。
本發明提供了一種用於完全催化燃燒消除環境中易揮發性氯代脂肪烴類汙染物的方法，其特徵在於，在催化劑存在下，採用作為氧化劑的空氣帶入反應器，在潮溼的空氣存在下，使含氯易揮發性烴類在催化劑的作用下完全燃燒，轉化成為二氧化碳、氯化氫和氯氣。完全燃燒尾氣可以採用稀鹼溶液吸收(氯化氫/氯氣等酸性氣體)後放空；反應壓力為0. 1 IMpa，優選0. 1 0. 5Mpa，尤其是0. IMpa，接近常壓，溫度為 100 400°C，優選為150 350°C，尤其是300°C ；催化劑的用量，須足以使氯代脂肪烴類在空氣的存在情況下，轉化成二氧化碳和氯化氫，一般情況下，氯廢氣中氯代脂肪烴類的濃度為0. 05 0. 6V0l%，每克催化劑處理廢氣量為每小時8 32L。採用本發明的方法，在空氣中，在較低的反應溫度下，在催化劑的存在下，可長時間穩定地將廢氣中的氯代脂肪烴類轉化成為二氧化碳和氯化氫，催化劑的活性不降低。本發明提供的催化劑具有製備工藝簡單、價格低廉、催化活性高、抗氯中毒能力強、壽命長等特點；技術路線方便實用，可以廣泛用於化學工業廢氣中的氯代烴類汙染物的催化燃燒消除。
具體實施例方式實施例1將市售的RuCl3 ·3Η20配置成20g/L的水溶液，將150mL該溶液加入到300mL去離子水中，配置成浸漬液。將該浸漬液倒入300g市售的氧化鋁粉末中，攪拌均勻，室溫空氣中靜止10小時，置於110°C烘箱進行乾燥12小時，再放入馬弗爐中焙燒，其具體焙燒過程為 30°C開始加熱，以4°C /min的升溫速率進行程序升溫，在550°C維持4h，得到氧化鋁負載的氧化釕量為Iwt %催化劑(lwt% RuAI2O3IM)。實施例2按實施例1同樣的方法製備氧化鋁負載的氧化釕量為3wt%催化劑(3wt% Ru/ Al2O3-IM)。實施例32200g Al (NO3) ·3Η20溶解在IOL去離子水中，加入實施例1中配置的RuCl3 ·3Η20 水溶液150mL，氨水8L，攪拌3小時，空氣中室溫靜置過夜，再用去離子水洗滌，使懸浮體顯中性。室溫空氣中靜止10小時，置於110°C烘箱進行乾燥12小時，再放入馬弗爐中焙燒，其具體焙燒過程為30°C開始加熱，以4°C /min的升溫速率進行程序升溫，在550°C維持4h， 得到氧化鋁負載的氧化釕量為催化劑(lWt% Ru/A1203-CP)。實施例42200g Al (NO3) ·3Η20溶解在IOL去離子水中，加入實施例1中配置的RuCl3 ·3Η20 水溶液450mL，氨水8L，攪拌3小時，空氣中室溫靜置過夜，再用去離子水洗滌，使懸浮體顯中性。室溫空氣中靜止10小時，置於110°C烘箱進行乾燥12小時，再放入馬弗爐中焙燒，其具體焙燒過程為30°C開始加熱，以4°C /min的升溫速率進行程序升溫，在550°C維持4h， 得到氧化鋁負載的氧化釕量為3wt%催化劑(3wt% Ru/A1203-CP)。實施例5所有催化劑二氯甲烷燃燒活性評價在固定床(內徑IOOmm石英)中進行，催化劑的用量為200g，溫度採用K型熱電偶自動控制。二氯甲烷採用SY-02雙柱塞微量泵(北京東方科學儀器廠製造)注射進入汽化室。總流量採用質量流量計控制，二氯甲烷的濃度控制在0. Ivol %，每克催化劑每小時處理廢氣的量為16L，經反應器的氣體線速度為IOOOm/ h。反應壓力為0. IMpa，二氯甲烷的轉化率與反應溫度的關係見表1，表中Tlw、！^pT9M分別為轉化率達到10^^50^^98%時所需的反應溫度。主要反應產物為二氧化碳、氯化氫和微量的氯氣。表1不同催化劑上二氯甲烷催化燃燒性能
[002權利要求
1.一種完全催化燃燒消除環境中易揮發性氯代脂肪烴類汙染物的方法，其特徵在於， 在催化劑存在下，採用作為氧化劑的空氣帶入反應器，在潮溼的空氣存在下，使含氯易揮發性烴類在催化劑的作用下完全燃燒，轉化成為二氧化碳、氯化氫和少量氯氣。完全燃燒尾氣可以採用稀鹼溶液吸收(氯化氫/氯氣等酸性氣體)後放空；反應壓力為0. 1 IMpa，優選0. 1 0. 5Mpa，尤其是0. IMpa，接近常壓，溫度為100 400°C，優選為150 350°C，尤其是300°C ；催化劑的用量，須足以使含氯易揮發性有機化合物在潮溼空氣的存在情況下，轉化成二氧化碳和氯化氫，一般情況下，含氯易揮發性有機化合物廢氣中汙染物的濃度為0. 05 5V01%，每克催化劑處理廢氣量為每小時8 32L ；所說的催化劑主要由氧化鋁負載的氧化釕構成，其中氧化釕含量為0. 5 3% (重量)，其餘為氧化鋁。
2.根據權利要求1所述催化劑的製備方法，其特徵在於採用本領域公知的浸漬法負載氧化釕，其中氧化鋁為市售商品，氧化釕的前驅體選自氯化釕。
3.根據權利要求1所述催化劑的製備方法，其特徵在於採用本領域公知的共沉澱方法，氧化鋁的前驅體選自硝酸鋁，氧化釕的前驅體選自氯化釕。
4.根據權利要求1所述的催化劑可廣泛用於工業廢氣、廢物、廢水中含氯易揮發性有機化合物的低溫催化燃燒消除，尤其是工業廢氣中的易揮發性二氯甲烷汙染物。
全文摘要
本發明公開了一種完全催化燃燒消除環境中易揮發性氯代脂肪烴類汙染物的方法。該方法以氧化鋁負載的氧化釕為燃燒催化劑，採用作為氧化劑的空氣帶入反應器，在潮溼空氣的存在下，使氯代脂肪烴類在催化劑的作用下完全燃燒，轉化成為二氧化碳、氯化氫和少量氯氣，完全燃燒尾氣可以採用稀鹼溶液吸收(氯化氫/氯氣等酸性氣體)後放空。本發明所用催化劑活性高，無副產物生成，不造成二次汙染，抗氯中毒能力強，催化劑壽命長，特別適用於低溫完全催化燃燒消除含滷素有機化合物，尤其是易揮發性氯代脂肪烴類汙染物。
文檔編號F23G7/00GK102353065SQ20111017970
公開日2012年2月15日 申請日期2011年6月28日 優先權日2011年6月28日
發明者冉樂, 戴啟廣, 李到, 王爭一, 王幸宜 申請人:華東理工大學