[發明專利]一種用于含氯易揮發有機化合物低溫催化燃燒消除的催化劑

無效

• 申請號: 201210213110.7
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102698751A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 戴啟廣;白樹行;冉樂;黃浩;王爭一;王幸宜
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: B01J23/63
• 分類號: B01J23/63;B01J23/656;B01J23/89;F23G7/07;A62D3/38;A62D101/22
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技術領域

本發明屬于易揮發性有機化合物催化燃燒環境保護技術領域，特別涉及到一種用于含氯易揮發有機化合物低溫催化燃燒消除的氧化釕/過渡金屬氧化物-氧化鈰催化劑及其制備方法，并提供了一種用于完全催化燃燒消除環境中含氯易揮發有機污染物的方法。

背景技術

含氯易揮發性有機化合物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、累積性的影響，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污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，前者產生于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；后者主要產生于氯堿工業氧氯法制備氯乙烯過程、制革、洗滌、制藥等行業。由于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污染可能性。而采取后處理的方法消除含氯易揮發性烴類所帶來的污染成為唯一可行的途徑和方法。另外，生活垃圾的焚燒也將產生劇毒的二噁英類物質，此類物質的產生主要來自于垃圾中所含氯苯、氯苯酚類前驅體物質在高溫下的不完全燃燒和聚合。因此，如何控制二噁英類物質的產生成為垃圾焚燒技術的核心。

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。目前，對于含氯有機物的去除，主要有生物降解和非生物降解兩大類技術。非生物降解常采用直接燃燒、吸附法、吸收法、光催化、催化加氫脫氯、催化水蒸氣重整、催化燃燒等方法。熱力燃燒需要在較高的溫度(1000℃)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)污染物，如多氯二苯并二惡英(PCDD)和多氯二苯并呋喃(PCDF)。吸附法對于低濃度污染物的處理效果并不理想，其吸附效率極低。生物學處理、光催化降解、加氫脫氯等法不是在技術上存在缺陷，就是處理費用高昂，大多都處于實驗室研究狀態，不易實現工業化、產業化。

催化燃燒法是利用催化劑使有機物在燃點以下(250～400℃)與氧化合，生成無毒的H₂O、CO₂及毒性較小的HCl，從而達到凈化的目的。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。另外，大量的實踐表明通過催化燃燒的方式將焚燒過程中產生的二惡英在低溫下進行二次催化分解是最經濟、可行的方法之一，而其中關鍵是高活性、高穩定性催化劑的開發。由于此類物質的劇毒性，所以在實驗室條件下一般采用一氯苯、二氯苯以及氯苯酚等前驅體作為模型分子進行催化劑的篩選和考察。

一般來講，在含氯有機化合物的催化燃燒中，貴金屬催化劑存在價格相對昂貴、氯代反應活性高(易產生毒性更大的多氯副產物)、易生成氧氯化合物而中毒、在高溫區容易因為貴金屬的流失而導致失活等問題，使得貴金屬催化劑的應用受到限制。最近幾年來，含氯有機化合物催化燃燒的催化劑主要集中在過渡金屬氧化物和固體酸催化劑上，但此類催化劑存在活性不高的缺點。專利文獻中主要使用的催化劑活性組分有過渡金屬氧化物為UO₂、MnO₂、Co₃O₄、La₂O₃、CeO₂等以及貴金屬Pt、Pd等，載體為SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂。代表性的專利有JP?2002219364、JP?2001286729、JP?2001278630、JP?2001009284、JP2001286734、JP?2001327869、JP?10085559A2、U.S.Patent?4031149、U.S.Patent4059677、U.S.Patent?4065543、U.S.Patent?4561969、U.S.Patent?5811628、U.S.Patent?4169862、U.S.Patent?7052663等。

發明內容

本發明的目的在于公開一種用于含氯易揮發有機化合物低溫催化燃燒方法，該方法以過渡金屬氧化物-氧化鈰復合氧化物負載的氧化釕為燃燒催化劑，其活性高、抗氯中毒能力強，催化劑壽命長，特別適用于完全催化燃燒消除含鹵有機化合物，尤其是含氯易揮發有機污染物。