CN101693198A - 一种用于降低垃圾焚烧二恶英排放量的催化剂 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于降低垃圾焚烧中二恶英排放量的催化剂，由如下组分和重量百分数组成如下：氧化铈1～6％，氧化钯1～10％，氧化钇0.5～3％，余量为二氧化钛。本发明的催化剂在不用高温的情况下具有活性，能使垃圾充分氧化燃烧，从而降低二恶英的产生量。本发明的催化剂不使用贵金属，产生的HCl不会使催化剂中毒，从而延长了使用寿命，也降低了成本。

Description

一种用于降低垃圾焚烧二恶英排放量的催化剂
技术领域
本发明涉及二恶英处理技术领域，具体地说，涉及一种用于处理二恶英的催化剂。
背景技术
二恶英dioxin，俗又称二恶因。属于氯代三环芳烃类化合物，是由200多种异构体、同系物等组成的混合体。其毒性以半致死量(LD50)表示。比氰化钾要毒约100倍，比砒霜要毒约900倍。为毒性最强，非常稳定又难以分解的一级致癌物质。它还具有生殖毒性、免疫毒性及内分泌毒性。
二恶英的发生源主要有两个，一是在制造包括农药在内的化学物质，尤其是氯系化学物质，象杀虫剂、除草剂、木材防腐剂、落叶剂(美军用于越战)、多氯联苯等产品的过程中派生；二是来自对垃圾的焚烧。焚烧温度低于800℃，塑料之类的含氯垃圾不完全燃烧，极易生成二恶英。二恶英随烟雾扩散到大气中，极小部分通过呼吸进入人体，更多的则是通过食品被人体吸收。以鱼类为例，二恶英粒子随雨落到江湖河海。被水中的浮游生物吞食，浮游生物被小鱼吃掉，小鱼又被大鱼吃掉，二恶英在食物链全程中慢慢积淀浓缩，等聚在大鱼体内的浓度已是水中的3000多倍了，而处于食物链顶峰上的人类体内将会聚集更多的二恶英。可怕的是一旦摄入二恶英就很难排出体外，积累到一定程度，它就引起一系列严重疾病。
目前用催化技术来处理垃圾焚烧是一项较新的技术，借助催化剂，二恶英可以在低温下被氧化，生产二氧化碳、水和HCl等无机无害物，催化剂大多数含有二氧化钛、钨、钒和贵金属。现有的催化剂虽然初期活性不错，但是垃圾焚烧中会产生大量HCl，贵金属对氯离子很敏感，容易使催化剂中毒，从而失去活性，难以保证长期使用。另外，贵金属价格比较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种用于降低垃圾焚烧二恶英排放量的催化剂，该催化剂能长期使用且活性不变。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于降低垃圾焚烧二恶英排放量的催化剂，由如下组分和重量百分数组成：
氧化铈1～6％    氧化钯1～10％
氧化钇0.5～3％  余量为二氧化钛。
在上述催化剂中，活性组分是氧化铈、氧化钯和氧化钇；为了改善载体的机械强度，可添加少量的二氧化硅，一般采用二氧化硅2～10％。
在上述催化剂中，最优选的组合和重量比例为：
氧化铈3％  氧化钯6％
氧化钇2％  二氧化硅4％
二氧化钛85％。
上述催化剂的制备方法包括如下步骤：将硝酸铈、硝酸钯和硝酸钇混合溶于水，用该水溶液浸渍含有二氧化硅的二氧化钛载体，浸渍时间为20-40分钟，然后在60-110℃下干燥，最后焙烧制得催化剂样品。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明的催化剂在不用高温的情况下具有活性，能使垃圾充分氧化燃烧，从而降低二恶英的产生量。2.本发明的催化剂不使用贵金属，产生的HCl不会使催化剂中毒，从而延长了使用寿命。3.本发明的催化剂不使用贵金属，从而降低了成本。
具体实施方式
实施例1
配方为：
氧化铈4％  氧化钯8％
氧化钇3％  二氧化硅7％
二氧化钛78％。
制备方法：将硝酸铈、硝酸钯和硝酸钇混合溶于水，用该水溶液浸渍含有二氧化硅的二氧化钛载体，浸渍时间为30分钟，然后在80℃下干燥，最后700℃焙烧制得催化剂样品。
实施例2
配方为：
氧化铈3％    氧化钯6％
氧化钇2％    二氧化硅4％
二氧化钛85％。
制备方法：将硝酸铈、硝酸钯和硝酸钇混合溶于水，用该水溶液浸渍含有二氧化硅的二氧化钛载体，浸渍时间为40分钟，然后在100℃下干燥，最后800℃焙烧制得催化剂样品。
实施例3二恶英分解实验：
实施例1制备的催化剂样品呈条状，用剪刀剪成长约1cm的短节，量取1升装入反应器中进行二恶英分解的工业测流实验。将反应器置于管式电炉中，反应器进口与垃圾焚烧炉排烟道相连，反应器出口连接一台抽气泵，泵开启后，已除尘的烟气通过催化剂床层。实验开始40小时后采集进、出口气样进行分析，结果如表1所示：
表1
  取样时间(h)   床层温度(℃)   气空速(h-1)   进口气二恶英浓度(ngTEQ/Nm3)   出口气二恶英浓度(ngTEQ/Nm3)   二恶英脱除率
  40-45   300℃   7800   6.2   0.70   88.7％
  72-76   300℃   7800   6.5   0.65   90.0％
  取样时间(h)   床层温度(℃)   气空速(h-1)   进口气二恶英浓度(ngTEQ/Nm3)   出口气二恶英浓度(ngTEQ/Nm3)   二恶英脱除率
  200-204   270℃   7200   8.0   0.42   94.8％
  250-254   220℃   7500   8.3   0.40   95.2％
  302-306   370℃   7600   8.5   0.39   95.4％
实施例4二恶英分解实验：
采用实施例2的催化剂，其他与实施例3相同，得到的实验结果如表2所示：
表2
  取样时间(h)   床层温度(℃)   气空速(h-1)   进口气二恶英浓度(ngTEQ/Nm3)   出口气二恶英浓度(ngTEQ/Nm3)   二恶英脱除率
  40-45   300℃   7800   6.2   0.30   95.2％
  72-76   300℃   7800   6.5   0.25   96.2％
  200-204   270℃   7200   8.0   0.12   98.5％
  250-254   220℃   7500   8.3   0.10   98.8％
  302-306   370℃   7600   8.5   0.08   99.1％
从实施例3和实施例4的二恶英分解实验可以看出，实施例1和实施例2制备所得的催化剂均具有很好的活性，显著降低了二恶英的生成量。尤其是实施例2，它是本发明的最佳配方，它对二恶英的脱除率比实施例1具有明显的提高。这充分说明催化剂组分的选择和含量限定对其性能具有实质的影响。

Claims (4)

1.一种用于降低垃圾焚烧二恶英排放量的催化剂，其特征在于由如下组分和重量百分数组成：
氧化铈1～6％    氧化钯1～10％
氧化钇0.5～3％  余量为二氧化钛。
2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于由如下组分和重量百分数组成：
氧化铈1～6％    氧化钯1～10％
氧化钇0.5～3％  二氧化硅2～10％
余量为二氧化钛。
3.如权利要求2所述的催化剂，其特征在于由如下组分和重量百分数组成：
氧化铈3％      氧化钯6％
氧化钇2％      二氧化硅4％
二氧化钛85％。
4.权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将硝酸铈、硝酸钯和硝酸钇混合溶于水，用该水溶液浸渍含有二氧化硅的二氧化钛载体，浸渍时间为20-40分钟，然后在60-110℃下干燥，最后焙烧制得催化剂样品。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102353064A (zh) * 2011-06-28 2012-02-15 华东理工大学 一种用于氯代芳香烃类低温催化燃烧消除的方法
CN102353065A (zh) * 2011-06-28 2012-02-15 华东理工大学 一种用于氯代脂肪烃类低温催化燃烧消除的方法
CN105195173A (zh) * 2015-10-01 2015-12-30 常州市奥普泰科光电有限公司 一种脱除烟气中二噁英催化剂的制备方法

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