CN111715216A - 无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法 - Google Patents
无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111715216A CN111715216A CN202010510951.9A CN202010510951A CN111715216A CN 111715216 A CN111715216 A CN 111715216A CN 202010510951 A CN202010510951 A CN 202010510951A CN 111715216 A CN111715216 A CN 111715216A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solid waste
- inorganic solid
- catalyst composite
- mixed solution
- recycling
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 59
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- 229910003480 inorganic solid Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 238000004064 recycling Methods 0.000 title claims abstract description 21
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 11
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 48
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 42
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims abstract description 42
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims abstract description 41
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 10
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 69
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 42
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 35
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 32
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 18
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 18
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 16
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 claims description 15
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 claims description 15
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 14
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 14
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 claims description 11
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 10
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 8
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 8
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 7
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 7
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 7
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 6
- 230000003311 flocculating effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 6
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 claims description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 claims description 4
- YPJKMVATUPSWOH-UHFFFAOYSA-N nitrooxidanyl Chemical compound [O][N+]([O-])=O YPJKMVATUPSWOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 210000002268 wool Anatomy 0.000 claims description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 2
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 claims description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000314 transition metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 9
- 239000000428 dust Substances 0.000 abstract description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 abstract description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 13
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 12
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 10
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 8
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 8
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- 230000008569 process Effects 0.000 description 7
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 229910000069 nitrogen hydride Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 3
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000003618 dip coating Methods 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 2
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000003915 air pollution Methods 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000779 smoke Substances 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/16—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/32—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/34—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
- B01D53/86—Catalytic processes
- B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
- B01D53/8625—Nitrogen oxides
- B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/002—Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/06—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing polymers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/58—Fabrics or filaments
- B01J35/59—Membranes
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2251/00—Reactants
- B01D2251/20—Reductants
- B01D2251/206—Ammonium compounds
- B01D2251/2062—Ammonia
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明公开了一种无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法，以含锰、硅成分较高的固体废物为原材料，制备出含固体废物的催化剂涂覆胶液，将所制备的催化剂涂覆胶液涂覆于聚四氟乙烯纤维载体材料上，制备成脱硝催化膜材料，能用作为抗尘、抗水、抗硫且轻便的催化膜，本发明实现了无机固体废物有机化的方法，制备出能够高效催化膜材料，用于烟气排放控制处理，成本低廉，达到了以废治废的目的，而且有效的解决了固体废弃物的处理问题，具有良好的环境和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂材料及其制备方法，特别是催化剂复合材料及其制备方法，还涉及一种无机固体废物资源化利用方法，应用于复合材料、固体废物利用和废气处理技术领域。
背景技术
经济发展带来的大量工业活动，导致了人为排放的氮氧化物是造成大气污染的主要因素。NO和NO2是主要大气污染物，其中人为排放的氮氧化物主要为NO，占比90％以上。氮氧化物是造成酸雨的大气污染物之一，并且能与大气中O3反应造成酸雨的同时，破坏臭氧层。除此之外，NO与O2反应，能生成NO2和O3，从而造成光化学污染产生光化学烟雾直接危害人体健康。因此控制氮氧化物排放是预防大气污染的重中之重。
氮氧化物排放治理技术主要有选择性催化还原、选择性非催化还原和氮氧化物吸附，使用氮氧化物高效吸附装置常会产生大量废渣，因此氮氧化物吸附进行排放治理使用较少。其次，选择性非催化还原是使用氨气与氮氧化物在高温下反应还原成氮气的过程，由于氮氧化物还原过程中高温带来的高能耗，过量的氨气泄露造成环境污染以及催化效果不能满足日渐严格的氮氧化物污染排放标准，逐渐被选择性催化还原技术取代。其中氨选择性催化还原技术，由于去除氮氧化物具备去除效率高，能耗低等优点，因此被广泛应用。
在实际工程应用中，催化反应器经常遇到许多问题，例如：孔道被烟尘堵塞，结构被酸性气体以及水蒸气侵蚀，催化反应会产生催化毒性从而使催化剂失活，以及失活后反应器中催化剂更换困难。因此，寻找成本低廉易于制作且能够抗水抗硫抗尘且轻便的高效去除污染物的催化反应器是关键。聚四氟乙烯聚合物具备优异的抗水抗硫抗尘且轻便的特点，但是由于无机有机复合材料造价昂贵，因此采用一种简单便捷的涂覆方法将聚四氟乙烯聚合物和无机催化剂结合具有重要的现实意义。由于常规的二氧化锰和贵金属等催化剂价格昂贵，且催化剂容易失活，因此制备一种低成本、高催化活性、具有更好使用价值、兼顾废弃物资源化并体现绿色优势的综合利用的催化剂产品成为亟待了解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法，节源环保，能够便捷且低成本制造一种无机固体废物有机化的催化剂复合材料产品，本发明利用含锰等过渡金属的固体废物合成涂覆胶液涂覆聚四氟乙烯聚合物的催化膜反应器，对于固体废物资源利用、清洁生产和节能减排均有重要的现实意义和示范作用。
为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：
一种无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，步骤如下：
(1)将待处理的无机固体废物和塑性改良剂以物理混合方式按照一定重量比相互混合，得到混合物，并与去离子水混合得到反应物混合液，然后在加热条件下，使反应物混合液中的SiO2和金属氧化物充分发生水解和酸解反应，得到产物混合液；
所述塑性改良剂组分中含有二氧化硅，还含有氧化镁、氧化铝、氧化锰、氧化铁及氧化钛中的至少一种氧化物；在所述混合物中，按照重量比计算，二氧化硅含量为30～60wt.％，其它氧化物组分含量为15～20wt.％；
(2)将在所述步骤(1)中得到的产物混合液中加入促絮剂，得到絮凝体，作为催化剂涂覆胶液，备用；
所述促絮剂含有3～6mol/L硝酸根以及3～6mol/L氨根；所述促絮剂加入方法为2～3次分量加入；
(3)将在所述步骤(2)中得到的絮凝体中的固形物与特征聚四氟乙烯聚合物材料按照重量比为1:10～3:10的比例进行混合1～3小时，从而使所述步骤(1)中的无机固体废物有机化，得到催化剂复合材料产品。本发明以含锰、硅成分较高的固体废物为原材料，制备出含固体废物的催化剂涂覆胶液，将所制备的催化剂涂覆胶液涂覆于聚四氟乙烯纤维载体材料上，制备成脱硝催化膜材料，能用作为抗尘、抗水、抗硫且轻便的催化膜，本发明实现了无机固体废物有机化的方法，制备出能够高效催化膜材料，用于烟气排放控制处理，成本低廉，达到了以废治废的目的，而且有效的解决了固体废弃物处理问题，具有良好的环境和经济效益。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(1)中，所述物理混合方式为使用机械力将混合物进行混合；并且所述混合物中含有30～50wt.％的过渡金属氧化物。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(1)中，将所得到混合液放入温度不低于65℃的水浴锅内，调节混合液的pH，使溶液的pH稳定在不高于1.2，在磁力条件下搅拌至少3h，使SiO2和金属氧化物充分发生水解和酸解反应。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(1)中，所得到混合物含锰和硅的质量比为1:1～3:1。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(2)中，当在所述步骤(1)中得到混合液的温度降至室温时，用氨水调节混合液的pH值，使溶液的pH值稳定在3.2，搅拌至少1h，使含混合液中的Si的阴离子团充分团聚沉淀下来，得到硅凝胶；再用氨水继续调节混合液的pH值稳定在9，搅拌至少1h，使混合液中的金属离子充分沉淀硅凝胶表面，得到絮凝体，制得催化剂涂覆胶液。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(3)中，将涂覆胶液涂覆后的聚四氟乙烯聚合物载体，在不高于105℃条件下干燥至少10小时，然后在氮气氛围中，在不低于280℃下进行煅烧至少3小时，从而得到催化膜材料，作为去除氮氧化物的催化膜反应器。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(3)中，所述特征聚四氟乙烯聚合物材料采用聚四氟乙烯纤维材料毛毡。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(3)中，所述特征聚四氟乙烯聚合物材料采用均质可梳理的纤维针刺毛层材料，其结晶区密度3.0±0.03g/cm3，非晶区密度为2.00±0.02g/cm3，孔隙率为0.1～0.6。
作为本发明优选的技术方案，在所述步骤(3)中，所述混合方式采用5～6次分量混合及间接干燥处理方法。
一种催化剂复合材料，采用本发明无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法制备而成。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.本发明以含锰、硅成分较高的固体废物为原材料，制备出含固体废物的催化剂涂覆胶液，达到了以废治废的目的，并且制备成本低廉，具有良好的环境效益和经济效益；
2.本发明将所制备的催化剂涂覆胶液涂覆于聚四氟乙烯纤维载体材料上，制备成脱硝催化膜材料，能用作为抗尘、抗水、抗硫且轻便的催化膜，从而提高了催化膜的实用价值；
3.本发明方法简单易行，成本低，适合推广使用。
附图说明
图1是本发明实施例一制备方法制备的聚四氟乙烯金属催化膜扫面电镜图。
具体实施方式
为使本发明的目的，技术方案和优点更清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实例仅仅是本发明中的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其他实施方式，都属于本发明所保护的范围。
以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明，本发明的优选实施例详述如下：
实施例一：
在本实施例中，一种无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，步骤如下：
(1)采用二氧化硅、氧化锰作为塑性改良剂，将待处理的无机固体废物和的二氧化硅、氧化锰放入盛有去离子水的烧杯中；使用机械力将混合物进行混合，使混合物中含锰和硅的质量比为1:1；然后将混合液放入温度为65℃的水浴锅内，用浓度为1moL/L的HNO3溶液调节混合液的pH，使混合液的pH稳定在1.2，在磁力条件下，搅拌3h，使混合液中的SiO2和金属氧化物充分发生水解和酸解反应，得到产物溶液；
(2)当在所述步骤(1)中得到混合液的温度降至室温时，用氨水调节混合液的pH值，使溶液的pH值稳定在3.2，搅拌1h，使含混合液中的Si的阴离子团充分团聚沉淀下来，得到硅凝胶；再用氨水继续调节混合液的pH值稳定在9，搅拌1h，使混合液中的金属离子充分沉淀硅凝胶表面，得到絮凝体，制得催化剂涂覆胶液；所述促絮剂含有3～6mol/L硝酸根以及3～6mol/L氨根；所述促絮剂加入方法为3次分量加入；
(3)将聚四氟乙烯聚合物作为催化剂载体，所述聚四氟乙烯聚合物作为载体采用具有均质可梳理的纤维针刺毛层的聚四氟乙烯纤维材料毛毡，其结晶区密度3.0±0.03g/cm3，非晶区密度为2.00±0.02g/cm3，孔隙率为0.1～0.6；将聚四氟乙烯纤维材料毛毡置于在所述步骤(2)中制备的催化剂涂覆胶液中，在搅拌条件下进行浸涂，使聚四氟乙烯纤维材料毛毡与涂覆胶液体积比为1：100，搅拌时间为3小时，然后将聚四氟乙烯纤维材料毛毡从催化剂涂覆胶液中取出，将涂覆胶液涂覆后的聚四氟乙烯纤维材料毛毡在105℃条件下进行干燥10小时，然后在氮气氛围中，在280℃下进行煅烧3小时，从而得到催化膜材料产品，作为去除氮氧化物的催化膜反应器。
实验测试分析：
将本实施例制备的催化膜材料产品作为试验样品，进行实验测试分析：
一、微观形貌观察
对本实施例制备的催化膜材料产品试样表面进行微观观察，图1是本实施例制备方法制备的聚四氟乙烯金属催化膜扫面电镜图。可见在聚四氟乙烯纤维材料毛毡的纤维表面结合了均匀分布的金属催化剂，形成均匀的催化剂活性点位。
二、催化效率实验测试
将本实施例制备的聚四氟乙烯金属催化膜置于石英管中作为反应管，通入初始浓度1000ppm的NO气体。将NO、O2、NH3三种气体按体积比为1:0.3:1的比例的流速通入反应管中进行选择催化还原反应。反应后的气体通入到NO-NO2-NOx分析仪中，对NO浓度进行实时监测。反应温度从100℃升至280℃，在程序升温过程中，每个固定温度点保持30min，根据各个温度段的进气口和出气口NO浓度，计算催化剂对NO的催化去除率。本实施例制备的催化膜反应器对NO的催化去除率为99％。
本实施例将固体废弃物涂覆在聚四氟乙烯毛毡上，制备出能够高效去除氮氧化物催化膜材料，用于氮氧化物排放控制处理，成本低廉，达到了以废治废的目的，而且有效的解决了固体废弃物的处理问题，具有良好的环境和经济效益。
实施例二：
本实施例与实施例一基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，步骤如下：
(1)采用二氧化硅、氧化锰作为塑性改良剂，将待处理的无机固体废物和的二氧化硅、氧化锰放入盛有去离子水的烧杯中；使用机械力将混合物进行混合，使混合物中含锰和硅的质量比为2:1；然后将混合液放入温度为65℃的水浴锅内，用浓度为1moL/L的HNO3溶液调节混合液的pH，使混合液的pH稳定在1.2，在磁力条件下，搅拌3h，使混合液中的SiO2和金属氧化物充分发生水解和酸解反应，得到产物溶液；
(2)本步骤与实施例一相同；
(3)本步骤与实施例一相同。
实验测试分析：
将本实施例制备的催化膜材料产品作为试验样品，进行实验测试分析：
进行催化效率实验测试，将本实施例制备的聚四氟乙烯金属催化膜置于石英管中作为反应管，通入初始浓度1000ppm的NO气体。将NO、O2、NH3三种气体按体积比为1:0.3:1的比例的流速通入反应管中进行选择催化还原反应。反应后的气体通入到NO-NO2-NOx分析仪中，对NO浓度进行实时监测。反应温度从100℃升至280℃，在程序升温过程中，每个固定温度点保持30min，根据各个温度段的进气口和出气口NO浓度，计算催化剂对NO的催化去除率。本实施例与实施例一的区别特征在于，所述固体废物中锰：硅比例为2:1，本实施例制备的催化膜反应器对NO的催化去除率为99％。
本实施例将固体废弃物涂覆在聚四氟乙烯毛毡上，制备出能够高效去除氮氧化物催化膜材料，用于氮氧化物排放控制处理，成本低廉，达到了以废治废的目的，而且有效的解决了固体废弃物的处理问题，具有良好的环境和经济效益。
实施例三：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，步骤如下：
(1)采用二氧化硅、氧化锰作为塑性改良剂，将待处理的无机固体废物和的二氧化硅、氧化锰放入盛有去离子水的烧杯中；使用机械力将混合物进行混合，使混合物中含锰和硅的质量比为3:1；然后将混合液放入温度为65℃的水浴锅内，用浓度为1moL/L的HNO3溶液调节混合液的pH，使混合液的pH稳定在1.2，在磁力条件下，搅拌3h，使混合液中的SiO2和金属氧化物充分发生水解和酸解反应，得到产物溶液；
(2)本步骤与实施例一相同；
(3)本步骤与实施例一相同。
实验测试分析：
将本实施例制备的催化膜材料产品作为试验样品，进行实验测试分析：
进行催化效率实验测试，将本实施例制备的聚四氟乙烯金属催化膜置于石英管中作为反应管，通入初始浓度1000ppm的NO气体。将NO、O2、NH3三种气体按体积比为1:0.3:1的比例的流速通入反应管中进行选择催化还原反应。反应后的气体通入到NO-NO2-NOx分析仪中，对NO浓度进行实时监测。反应温度从100℃升至280℃，在程序升温过程中，每个固定温度点保持30min，根据各个温度段的进气口和出气口NO浓度，计算催化剂对NO的催化去除率。本实施例与实施例一的区别特征在于，所述固体废物中锰：硅比例为3:1，本实施例制备的催化膜反应器对NO的催化去除率为99％。
本实施例将固体废弃物涂覆在聚四氟乙烯毛毡上，制备出能够高效去除氮氧化物催化膜材料，用于氮氧化物排放控制处理，成本低廉，达到了以废治废的目的，而且有效的解决了固体废弃物的处理问题，具有良好的环境和经济效益。
实施例四：
本实施例与前述实施例基本相同，特别之处在于：
在本实施例中，一种无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，步骤如下：
(1)本步骤与实施例一相同；
(2)当在所述步骤(1)中得到混合液的温度降至室温时，用氨水调节混合液的pH值，使溶液的pH值稳定在3.2，搅拌1h，使含混合液中的Si的阴离子团充分团聚沉淀下来，得到硅凝胶；再用氨水继续调节混合液的pH值稳定在9，搅拌1h，使混合液中的金属离子充分沉淀硅凝胶表面，得到絮凝体，制得催化剂涂覆胶液；所述促絮剂含有3～6mol/L硝酸根以及3～6mol/L氨根；所述促絮剂加入方法为2次分量加入；
(3)将聚四氟乙烯聚合物作为催化剂载体，所述聚四氟乙烯聚合物作为载体采用具有均质可梳理的纤维针刺毛层的聚四氟乙烯纤维材料毛毡，其结晶区密度3.0±0.03g/cm3，非晶区密度为2.00±0.02g/cm3，孔隙率为0.1～0.6；将聚四氟乙烯纤维材料毛毡置于在所述步骤(2)中制备的催化剂涂覆胶液中，在搅拌条件下进行浸涂，使聚四氟乙烯纤维材料毛毡与涂覆胶液体积比为1：100，搅拌混合时间为1小时，然后将聚四氟乙烯纤维材料毛毡从催化剂涂覆胶液中取出，将涂覆胶液涂覆后的聚四氟乙烯纤维材料毛毡在105℃条件下进行干燥10小时，然后在氮气氛围中，在280℃下进行煅烧3小时，从而得到催化膜材料产品，作为去除氮氧化物的催化膜反应器。
实验测试分析：
将本实施例制备的催化膜材料产品作为试验样品，进行实验测试分析：
进行催化效率实验测试，将本实施例制备的聚四氟乙烯金属催化膜置于石英管中作为反应管，通入初始浓度1000ppm的NO气体。将NO、O2、NH3三种气体按体积比为1:0.3:1的比例的流速通入反应管中进行选择催化还原反应。反应后的气体通入到NO-NO2-NOx分析仪中，对NO浓度进行实时监测。反应温度从100℃升至280℃，在程序升温过程中，每个固定温度点保持30min，根据各个温度段的进气口和出气口NO浓度，计算催化剂对NO的催化去除率。本实施例与实施例一的区别特征在于，本实施例的促絮剂加入方法为2次分量加入，聚四氟乙烯纤维材料毛毡与涂覆胶液的搅拌混合时间为1小时，涂覆时间相对缩短。本实施例制备的催化膜反应器对NO的催化去除率为99％。
本实施例将固体废弃物涂覆在聚四氟乙烯毛毡上，制备出能够高效去除氮氧化物催化膜材料，用于氮氧化物排放控制处理，成本低廉，达到了以废治废的目的，而且有效的解决了固体废弃物的处理问题，具有良好的环境和经济效益。
上面对本发明实施例结合附图进行了说明，但本发明不限于上述实施例，还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化，凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化，均应为等效的置换方式，只要符合本发明的发明目的，只要不背离本发明无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法的技术原理和发明构思，都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，其特征在于，步骤如下：
(1)将待处理的无机固体废物和塑性改良剂以物理混合方式按照一定重量比相互混合，得到混合物，并与去离子水混合得到反应物混合液，然后在加热条件下，使反应物混合液中的SiO2和金属氧化物充分发生水解和酸解反应，得到产物混合液；
所述塑性改良剂组分中含有二氧化硅，还含有氧化镁、氧化铝、氧化锰、氧化铁及氧化钛中的至少一种氧化物；在所述混合物中，按照重量比计算，二氧化硅含量为30～60wt.％，其它氧化物组分含量为15～20wt.％；
(2)将在所述步骤(1)中得到的产物混合液中加入促絮剂，得到絮凝体，作为催化剂涂覆胶液，备用；
所述促絮剂含有3～6mol/L硝酸根以及3～6mol/L氨根；所述促絮剂加入方法为2～3次分量加入；
(3)将在所述步骤(2)中得到的絮凝体中的固形物与特征聚四氟乙烯聚合物材料按照重量比为1:10～3:10的比例进行混合1～3小时，从而使所述步骤(1)中的无机固体废物有机化，得到催化剂复合材料产品。
2.根据权利要求1所述无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所述物理混合方式为使用机械力将混合物进行混合；并且所述混合物中含有30～50wt.％的过渡金属氧化物。
3.根据权利要求1所述无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，将所得到混合液放入温度不低于65℃的水浴锅内，调节混合液的pH，使溶液的pH稳定在不高于1.2，在磁力条件下搅拌至少3h，使SiO2和金属氧化物充分发生水解和酸解反应。
4.根据权利要求1所述无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤(1)中，所得到混合物含锰和硅的质量比为1:1～3:1。
5.根据权利要求1所述无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤(2)中，当在所述步骤(1)中得到混合液的温度降至室温时，用氨水调节混合液的pH值，使溶液的pH值稳定在3.2，搅拌至少1h，使含混合液中的Si的阴离子团充分团聚沉淀下来，得到硅凝胶；再用氨水继续调节混合液的pH值稳定在9，搅拌至少1h，使混合液中的金属离子充分沉淀硅凝胶表面，得到絮凝体，制得催化剂涂覆胶液。
6.根据权利要求1所述无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，将涂覆胶液涂覆后的聚四氟乙烯聚合物载体，在不高于105℃条件下干燥至少10小时，然后在氮气氛围中，在不低于280℃下进行煅烧至少3小时，从而得到催化膜材料，作为去除氮氧化物的催化膜反应器。
7.根据权利要求1所述无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，所述特征聚四氟乙烯聚合物材料采用聚四氟乙烯纤维材料毛毡。
8.根据权利要求1所述无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，所述特征聚四氟乙烯聚合物材料采用均质可梳理的纤维针刺毛层材料，其结晶区密度3.0±0.03g/cm3，非晶区密度为2.00±0.02g/cm3，孔隙率为0.1～0.6。
9.根据权利要求1所述无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，其特征在于：在所述步骤(3)中，所述混合方式采用5～6次分量混合及间接干燥处理方法。
10.一种催化剂复合材料，其特征在于：采用权利要求1所述无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法制备而成。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010510951.9A CN111715216B (zh) | 2020-06-08 | 2020-06-08 | 无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010510951.9A CN111715216B (zh) | 2020-06-08 | 2020-06-08 | 无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111715216A true CN111715216A (zh) | 2020-09-29 |
| CN111715216B CN111715216B (zh) | 2023-06-09 |
Family
ID=72566134
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010510951.9A Active CN111715216B (zh) | 2020-06-08 | 2020-06-08 | 无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111715216B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118455237A (zh) * | 2024-07-15 | 2024-08-09 | 山东春帆环境科技有限责任公司 | 一种涂料废物资源化利用的复合处理方法及应用 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105597777A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-05-25 | 浙江大学 | 一种有序介孔碳负载Cu-Mn双金属脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN106552662A (zh) * | 2016-11-05 | 2017-04-05 | 上海大学 | 利用冶炼废钢渣制备分子筛催化剂的方法 |
| CN108855124A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-23 | 武汉理工大学 | 一种利用炼钢烧结灰与锰矿石制备scr脱硝催化剂的方法 |
| CN109529948A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-29 | 北京工业大学 | 一种提高锰基低温scr脱硝催化剂抗水、抗硫性的方法 |
-
2020
- 2020-06-08 CN CN202010510951.9A patent/CN111715216B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105597777A (zh) * | 2015-12-24 | 2016-05-25 | 浙江大学 | 一种有序介孔碳负载Cu-Mn双金属脱硝催化剂及其制备方法 |
| CN106552662A (zh) * | 2016-11-05 | 2017-04-05 | 上海大学 | 利用冶炼废钢渣制备分子筛催化剂的方法 |
| CN108855124A (zh) * | 2018-07-11 | 2018-11-23 | 武汉理工大学 | 一种利用炼钢烧结灰与锰矿石制备scr脱硝催化剂的方法 |
| CN109529948A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-29 | 北京工业大学 | 一种提高锰基低温scr脱硝催化剂抗水、抗硫性的方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118455237A (zh) * | 2024-07-15 | 2024-08-09 | 山东春帆环境科技有限责任公司 | 一种涂料废物资源化利用的复合处理方法及应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111715216B (zh) | 2023-06-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108745404A (zh) | 基于黑磷/金属有机框架修饰的氮化碳膜复合材料及其制备方法与在废气处理中的应用 | |
| CN108744953B (zh) | 一种oms-2和/或金属掺杂oms-2催化烟气脱硝的应用方法 | |
| CN105854542B (zh) | 一种净化含氮氧化物尾气的方法 | |
| CN109224874A (zh) | 一种用于空气净化的催化膜及其制备方法 | |
| CN115445599B (zh) | 一种利用超声双雾化法制备蜂窝催化剂及其催化氧化降解VOCs的用途 | |
| CN105597769A (zh) | 一种片状形貌纳米复合金属氧化物催化剂CeO2-Co3O4的制备方法 | |
| CN111617807A (zh) | 一种Fe改性纳米锰氧化物/MIL-125(Ti)催化剂及其制备方法 | |
| CN111715216B (zh) | 无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法 | |
| CN113769564B (zh) | 一种半干法脱硫灰固化工业烟气二氧化碳及其资源化方法 | |
| CN109499563A (zh) | 一种氧化锌-活性炭复合催化剂的制备方法 | |
| CN106824294A (zh) | 一种聚酰亚胺/二氧化钛复合纤维及其制备方法和应用 | |
| CN117983200A (zh) | 一种羰基硫水解催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN101716519B (zh) | 掺杂复合纳米TiO2粉体及其制备方法 | |
| CN115872684B (zh) | 一种石墨相氮化碳光催化碱激发水泥净浆及其制备方法 | |
| CN111672542B (zh) | 无机固体废物有机化的方法及其制备的催化膜材料 | |
| CN110511567A (zh) | 一种光催化复合膜的制备方法、制得的光催化复合膜和用途 | |
| CN115414956B (zh) | 一种亚铜离子掺杂g-C3N4复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN107159182A (zh) | 一种中空微球scr脱硝催化剂的制备方法 | |
| CN114522691B (zh) | 一种用于有机硫催化水解的复合金属氧化物的制备方法 | |
| CN113694920B (zh) | 一种堇青石基scr催化剂及制备方法和应用 | |
| CN113731386A (zh) | 一种粉煤灰基光催化材料的制备方法 | |
| CN108993544B (zh) | 一种去除低温高硫尾气中NOx和VOCs的催化剂及其制备和应用 | |
| CN111672276A (zh) | 一种聚合硫酸铁生产过程中废气的资源化利用工艺 | |
| CN118577278B (zh) | 一种Mg-Cu/Al2O3催化剂的制备方法及应用 | |
| CN116904088B (zh) | 一种基于可见光催化剂的尾气净化型涂料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |