專利名稱：用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垃圾焚燒處理技術(shù)，具體是一種用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催 化劑及其制備方法。
(二)
背景技術(shù)：
垃圾焚燒處理方法具有減容減重比例大、處理批量大、周期短、無(wú)害化和資源化等 優(yōu)點(diǎn)，近年在垃圾處理方法中的比重越來越大。垃圾焚燒處理的缺點(diǎn)是焚燒煙氣有二惡 英排放，可能引起空氣的二次污染，而二惡英對(duì)人體有致奇和致癌作用。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下 二惡英呈固態(tài)，熔點(diǎn)為303 305°C, 二惡英極難溶于水而容易溶解于脂肪，所以它容易在 生物體內(nèi)積累并難以排出。
在垃圾焚燒中釋放出來的二惡英來源如下垃圾中自身含有的二惡英類物質(zhì)；垃圾 在燃燒過程中形成的前驅(qū)體，如氯苯、氯酚、聚氯酚類物質(zhì)(PCBs)轉(zhuǎn)化；小分子碳?xì)?化合物通過聚合和環(huán)化形成多環(huán)烴化合物(PAH)，這些化合物和氯反應(yīng)形成的二惡英； 在較低溫度下，二惡英前驅(qū)體在飛灰催化作用下形成二惡英；焚燒爐尾部?jī)艋瘻囟仍?200-300'C下，HC1和單質(zhì)氯在飛灰催化作用下與碳?xì)浠衔锓磻?yīng)生成的二惡英。
控制二惡英的方法主要有以下幾個(gè)通過焚燒爐的設(shè)計(jì)，增加焚燒溫度和煙氣在高 溫條件下的停留時(shí)間；利用活性炭的吸附性來吸收二惡英；尾部煙道氣劇冷，縮短煙氣 在200 30(TC下的停留時(shí)間；向爐膛噴入抑制劑；催化氧化分解等。
目前各個(gè)國(guó)家對(duì)二惡英的排放均有嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，如歐盟對(duì)二惡英的排放標(biāo)準(zhǔn)為 0. lngTEQ/Nra3,我國(guó)的二惡英排放標(biāo)準(zhǔn)也由1 ngTEQ/Nm3提高到0.5 ngTEQ/Nm3。從目前 的技術(shù)分析，通過焚燒爐的設(shè)計(jì)不可能徹底解決二惡英的排放問題，因?yàn)樵谖膊匡w灰表 面可再次合成二惡英；活性炭吸附也只是發(fā)生物理吸附，二惡英沒有被分解；而通過煙 氣劇冷和噴抑制劑的方法成本較大。催化氧化分解技術(shù)是利用煙氣中氧氣條件，在大約 300 40(TC的溫度，二惡英被分解形成C02和H20蒸汽，從而使二惡英徹底的無(wú)害化。催 化氧化分解技術(shù)能耗低，是一種比較有潛力的方法。
(三)

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述存在問題，提供一種比表面積大、催化氧化分解能力強(qiáng)、 抗煙氣中硫的中毒效果明顯、制備方法簡(jiǎn)單易行且制造成本低的用于去除垃圾焚燒爐煙 氣中二惡英的催化劑及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案
一種用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑，以火山巖為載體，在該載體上先后負(fù)載二氧化鈦和V20s，其中催化劑成分為V205， Ti02為負(fù)載V20s的載體。 所述火山巖的顆粒平均直徑在0.8cm以上，火山巖的孔隙率在60%以上。 所述催化劑中Ti02占總體重量的重量百分比為1% 15%， V20s占總體重量的重量
百分比為1% 6%。
一種所述用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑的制備方法，步驟如下
1) 采用溶膠-凝膠法將Ti02負(fù)載在火山巖上，即量取鈦酸丁酯和無(wú)水乙醇，其體積 比為l: 1.5 1: 3.5，混合后用磁力攪拌器強(qiáng)力攪拌至混合均勻，形成黃色澄清溶液A， 加入硝酸調(diào)節(jié)pH《3;將冰醋酸和分析純水按照1: 3 1: 10的體積比配置成溶液B，
加入硝酸調(diào)節(jié)pH《3;在劇烈攪拌條件下將溶液A緩慢滴入溶液B中，然后加入火山巖 顆粒且以溶液浸過顆粒物為最低標(biāo)準(zhǔn)，火山巖的顆粒平均直徑在0.8cm以上，火山巖的 孔隙率在60%以上；在水浴中加熱蒸干；負(fù)載后的火山巖顆粒在馬弗爐35(TC 60(rC熱 處理2h 6h，即可將Ti02負(fù)載在火山巖上；
2) 采用浸漬法將V20s負(fù)載在Ti02載體上，即按照V20s負(fù)載量為1% 6%的重量 百分比稱取前驅(qū)物偏釩酸銨，在水浴加熱下溶解于去離子水中，其質(zhì)量百分比濃度為《 5%，將前述負(fù)載在火山巖上的Ti02載體浸沒于該溶液中進(jìn)行浸漬，浸漬時(shí)間為2h 24 h, 烘干后在溫度為350'C 60(rC條件下煅燒2h 6h，即可制得該催化劑。
一種所述用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑的制備方法，步驟如下
1) 采用均勻沉淀法將Ti02負(fù)載在火山巖上，即將硫酸氧鈦和尿素配置成為溶液， 兩者的摩爾比為1: 1 h 4，在該溶液中加入火山巖顆粒且以溶液浸過顆粒物為最低標(biāo) 準(zhǔn)，火山巖的顆粒平均直徑在0.8cm以上，火山巖的孔隙率在60%以上；在密閉系統(tǒng)中， 在溫度為70'C 16(TC的條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為lh 4h，冷卻后經(jīng)真空干燥，再 在馬弗爐35(TC 60(TC熱處理2h 6h,即可將Ti02負(fù)載在火山巖上；
2) 采用浸漬法將V20s負(fù)載在Ti02載體上，即按照V20s負(fù)載量為1% 6%的重量 百分比稱取前驅(qū)物偏釩酸銨，在水浴加熱下溶解于去離子水中，其質(zhì)量百分比濃度為《 5%，將前述負(fù)載在火山巖上的Ti02載體浸沒于該溶液中進(jìn)行浸漬，浸漬時(shí)間為2h 24 h， 烘干后在溫度為35(TC 60(TC條件下煅燒2h 6h，即可制得該催化劑。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明提供了一種以火山巖為載體負(fù)載Ti02和V20s來制備的催
化劑，其采用多孔的火山巖為載體，原料便宜且具有較大的比表面積，使催化能力增強(qiáng)； 而TK)2作為催化劑的載體，能較好地負(fù)載V205催化劑，同時(shí)Ti02在催化劑的抗煙氣中 硫的中毒方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，在200'C 450'C溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出較高的二惡英催化氧化 分解能力；該制備方法簡(jiǎn)單易行且制造成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。 具體實(shí)施例方式
下面列舉一些實(shí)施例子說明催化劑的制備方法，但不包括全部。實(shí)施例中采用的火 山巖的顆粒平均直徑在0.8cm以上，火山巖的孔隙率在60%以上。 實(shí)施例1:1) 采用溶膠-凝膠法將Ti02負(fù)載在火山巖上
量取鈦酸丁酯和無(wú)水乙醇體積比為l: 2,混合后用磁力攪拌器強(qiáng)力攪拌并混合均勻， 形成黃色澄清溶液A，加入硝酸調(diào)節(jié)pH《3;冰醋酸和超純水按照l(shuí): 8的體積比配置成溶 液B，加入硝酸調(diào)節(jié)pH《3;在劇烈攪拌下將溶液A緩慢滴入溶液B中，然后放入火山巖 顆粒并完全浸入溶液；在水浴中加熱蒸干；負(fù)載后的火山巖顆粒在馬弗爐400'C熱處理3h 即可；
2) 采用浸漬法將V205負(fù)載在Ti02載體上
按照￥205負(fù)載量為5%的數(shù)量稱取前驅(qū)物偏釩酸銨(NH4V03)，在水浴加熱下溶解于 去離子水中，其質(zhì)量百分比濃度為5%，把有上述(1)制備的載體放入該溶液中進(jìn)行浸 漬，浸漬時(shí)間為24h;烘干后在溫度為40(TC的條件下煅燒3h即可。
檢測(cè)顯示，上述制備的催化劑在350'C、含氧量8%的煙氣條件下，二惡英的催化分解 效率高達(dá)95%。
實(shí)施例2:
1) 采用均勾沉淀法將Ti02負(fù)載在火山巖上
將硫酸氧鈦和尿素配置成為溶液，兩者的摩爾比為l: 3，在該溶液中加入火山巖顆
粒且以溶液浸過顆粒物為最低標(biāo)準(zhǔn)，在密閉系統(tǒng)中，在溫度為100'C的條件下進(jìn)行反應(yīng)， 經(jīng)過冷卻、真空干燥，再在馬弗爐40(TC熱處理3h即可；
2) 采用浸漬法將V20s負(fù)載在Ti02載體上
按照丫205負(fù)載量為4%的數(shù)量稱取前驅(qū)物偏釩酸銨(NH4V03)，在水浴加熱下溶解于 去離子水中，其質(zhì)量百分比濃度為4%，把有上述l)制備的載體放入該溶液中進(jìn)行浸漬， 浸漬時(shí)間為20 h;烘干后在溫度為400'C的條件下煅燒2h即可。
檢測(cè)顯示，上述制備的催化劑在42(TC,含氧量5%的煙氣條件下，二惡英的催化分解 效率為90%%。
實(shí)施例3:
1) 采用溶膠-凝膠法將Ti02負(fù)載在火山巖上
量取鈦酸丁酯和無(wú)水乙醇體積比為l: 2，用磁力攪拌器強(qiáng)力攪拌并混合均勻，形成 黃色澄清溶液A，加入硝酸調(diào)節(jié)pH《3;冰醋酸和超純水按照l(shuí): 6的體積比配置溶液B, 并加入硝酸調(diào)節(jié)pH《3;在劇烈攪拌下將溶液A緩慢滴入溶液B中，然后將火山巖顆粒浸 入溶液中；在水浴中加熱蒸干；負(fù)載后的火山巖顆粒在馬弗爐550'C熱處理3h即可；
2) 采用浸漬法將V205負(fù)載在Ti02載體上
按照￥205負(fù)載量為2%的數(shù)量稱取前驅(qū)物偏釩酸銨(NH4V03),在水浴加熱下溶解于 去離子水中，其質(zhì)量百分比濃度為3%,把有上述l)制備的載體放入該溶液中進(jìn)行浸漬， 浸漬時(shí)間為15 h;烘干后在溫度為450'C的條件下煅燒4h即可。
檢測(cè)顯示，上述制備的催化劑在350'C,含氧量5%的煙氣條件下，二惡英的催化分解 效率為85%。
5實(shí)施例4:
1) 采用均勻沉淀法將Ti02負(fù)載在火山巖上
將硫酸氧鈦和尿素配置成為溶液，兩者的摩爾比為l: 2，在該溶液中加入火山巖顆 粒且以溶液浸過顆粒物為最低標(biāo)準(zhǔn)，在密閉系統(tǒng)中，在溫度為卯'C的條件下進(jìn)行反應(yīng)， 經(jīng)過冷卻、真空干燥，再在馬弗爐450'C熱處理2h即可；
2) 采用浸漬法將V205負(fù)載在Ti02載體上
按照￥205負(fù)載量為3%的數(shù)量稱取前驅(qū)物偏釩酸銨(NH4V03),在水浴加熱下溶解于 去離子水中，其質(zhì)量百分比濃度為2%，把有上述l)制備的載體放入該溶液中進(jìn)行浸漬， 浸漬時(shí)間為15 h;烘干后在溫度為450'C的條件下煅燒5h即可。
檢測(cè)顯示，上述制備的催化劑在35(TC,含氧量8%的煙氣條件下，二惡英的催化分解 效率為83%。
權(quán)利要求
1.一種用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑，其特征在于以火山巖為載體，在該載體上先后負(fù)載二氧化鈦和V2O5，其中催化劑成分為V2O5，TiO2為負(fù)載V2O5的載體。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑，其特征在于所述 火山巖的顆粒平均直徑在0.8cm以上，火山巖的孔隙率在60%以上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑，其特征在于所述 催化劑中Ti02占總體重量的重量百分比為1% 15%， V205占總體重量的重量百分比為1% 6%。
4. 一種如權(quán)利要求1所述用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑的制備方法，其特 征在于步驟如下1) 采用溶膠-凝膠法將Ti02負(fù)載在火山巖上，即量取鈦酸丁酯和無(wú)水乙醇，其體積比為1: 1.5 1: 3.5，混合后用磁力攪拌器強(qiáng)力攪拌至混合均勾，形成黃色澄清溶液A,加入硝酸 調(diào)節(jié)pH《3;將冰醋酸和分析純水按照1: 3 1: 10的體積比配置成溶液B，加入硝酸調(diào)節(jié)pH《3;在劇烈攪拌條件下將溶液A緩慢滴入溶液B中，然后加入火山巖顆粒且以溶、液浸過 顆粒物為最低標(biāo)準(zhǔn)，火山巖的顆粒平均直徑在0.8cm以上，火山巖的孔隙率在60%以上；在 水浴中加熱蒸干；負(fù)載后的火山巖顆粒在馬弗爐35(TC 60(TC熱處理2h 6h，即可將Ti02 負(fù)載在火山巖上；2) 采用浸漬法將V205負(fù)載在Ti02載體上，即按照V205負(fù)載量為1% 6%的重量百分比 稱取前驅(qū)物偏釩酸銨，在水浴加熱下溶解于去離子水中，其質(zhì)量百分比濃度為《5%，將前述 負(fù)載在火山巖上的Ti02載體浸沒于該溶液中進(jìn)行浸漬，浸漬時(shí)間為2h 24h，烘干后在、溫度 為350'C 600'C條件下煅燒2h 6h，即可制得該催化劑。
5. —種如權(quán)利要求1所述用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑的制備方法，其特 征在于步驟如下-1) 采用均勻沉淀法將Ti02負(fù)載在火山巖上，即將硫酸氧鈦和尿素配置成為溶液，兩者的 摩爾比為1: 1~1: 4，在該溶液中加入火山巖顆粒且以溶液浸過顆粒物為最低標(biāo)準(zhǔn)，火山巖 的顆粒平均直徑在0.8cm以上，火山巖的孔隙率在60%以上；在密閉系統(tǒng)中，在溫度為70'C 160'C的條件下進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間為lh 4h，冷卻后經(jīng)真空干燥，再在馬弗爐350'C 600 'C熱處理2h 6h，即可將Ti02負(fù)載在火山巖上；2) 采用浸漬法將V20s負(fù)載在Ti02載體上，即按照V20s負(fù)載量為1% 6%的重量百分比 稱取前驅(qū)物偏釩酸銨，在水浴加熱下溶解于去離子水中，其質(zhì)量百分比濃度為《5%，將前述 負(fù)載在火山巖上的Ti02載體浸沒于該溶液中進(jìn)行浸漬，浸漬時(shí)間為2h 24h，烘干后在溫度 為35(TC 600'C條件下煅燒2h 6h，即可制得該催化劑。
全文摘要
一種用于去除垃圾焚燒爐煙氣中二惡英的催化劑，以火山巖為載體，在該載體上先后負(fù)載二氧化鈦和V₂O₅，其中催化劑成分為V₂O₅，TiO₂為負(fù)載V₂O₅的載體；該催化劑的制備方法首先采用溶膠-凝膠法或均勻沉淀法將TiO₂負(fù)載在火山巖上，然后采用浸漬法將V₂O₅負(fù)載在TiO₂載體上。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用多孔的火山巖為載體，原料便宜且具有較大的比表面積，使催化能力增強(qiáng)；而TiO₂作為催化劑的載體，能較好地負(fù)載V₂O₅催化劑，同時(shí)TiO2在催化劑的抗煙氣中硫的中毒方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，在200℃～450℃溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出較高的二惡英催化氧化分解能力；該制備方法簡(jiǎn)單易行且制造成本低，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A62D3/38GK101559362SQ20091006896
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2009年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月22日
發(fā)明者朱國(guó)營(yíng), 沈伯雄, 陳澤峰 申請(qǐng)人:南開大學(xué);福建省豐泉環(huán)?？毓捎邢薰?br>