[發(fā)明專利]一種電解錳渣基微介孔ZSM-5催化劑及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910924200.9
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN110586176B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李建;石應(yīng)杰;束韞;張凡;張辰;王洪昌;黃家玉
• 申請（專利權(quán)）人: 中國環(huán)境科學(xué)研究院
• 主分類號: B01J29/48
• 分類號: B01J29/48;B01J35/10;F23G7/07
• 代理公司: 北京匯眾通達知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11622
• 代理人: 李志男

本發(fā)明公開了一種電解錳渣基微介孔ZSM?5催化劑及制備方法，該催化劑由下述通式(1)表示，CeO₂/Mn?H?ZSM?5…通式(1)其中，Mn?H?ZSM?5為載體，H?ZSM?5為微介孔ZSM?5，Mn為錳元素。該分子篩主要采用固體廢棄物電解錳渣為主要材料，無需提取Si、Al組分，經(jīng)過與氫氧化鈉混合焙燒后，加入一定量的四丙基氫氧化銨(TPAOH)、硝酸鈰和聚二烯二甲基氯化銨(PDADMAC)溶液一步水熱合成，經(jīng)過濾、洗滌、干燥和焙燒后獲得。CeO₂/Mn?H?ZSM?5的比表面積在325?458m²/g,介孔體積范圍為0.067?0.550cm³/g，介孔孔徑尺寸為2?16nm，平均孔徑為2.25?5.58nm。該分子篩不僅孔徑可調(diào)而且可以提高電解錳渣的利用價值，同時其在催化油煙VOCs中表現(xiàn)出較好的活性和穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及資源綜合利用和環(huán)境污染控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電解錳渣基微介孔ZSM-5催化劑及制備方法。

背景技術(shù)

我國是全球最大的電解金屬錳生產(chǎn)、消費和出口國，產(chǎn)能已超過200萬噸，占全球電解錳總產(chǎn)能的98％。電解錳渣是電解金屬錳后產(chǎn)生的過濾酸渣，是電解錳行業(yè)的重點污染物。電解錳渣產(chǎn)生量達7-11噸/噸錳，每年產(chǎn)生量約為2000萬噸，歷年累積超過8000萬噸，存量巨大。目前，企業(yè)尚未找到妥善處理電解錳渣的方法，一般將電解錳渣運輸?shù)蕉褕鲋味逊拧鴥?nèi)錳渣尾礦壩占地面積大，安全系數(shù)低，且長期在風(fēng)化淋溶的作用下，污染了大片耕地和地下水源，對生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。

大量電解錳渣的囤積，給我國環(huán)保工作帶來了很大壓力。對電解錳渣進行資源化利用，不僅可以解決其對環(huán)境的污染問題，還能夠為企業(yè)創(chuàng)造效益，降低生產(chǎn)成本。目前，電解錳渣的資源化利用主要有以下幾種方式：

(1)回收有價金屬。電解錳渣中錳資源占比達到9％-13％。但此方法，工藝復(fù)雜、成本較高且會造成二次污染，導(dǎo)致應(yīng)用受限。

(2)制備全價肥。電解錳渣中富含有機物質(zhì)和植物所需要的大量營養(yǎng)元素，如錳、硒、鉀、鈉、鐵、硼等，這為利用電解錳渣制備全價肥提供了可能。目前，電解錳渣制備的全價肥雖可增加一定肥效，但其肥效不如普通氮肥和磷肥。此外，電解錳渣中也含有很多有害元素，促進農(nóng)作物生長的同時也會污染土壤，危害人類健康。

(3)用作水泥添加料。電解錳渣摻入量過少，使得企業(yè)很難通過自建水泥廠來合理利用電解錳渣。

(4)生產(chǎn)墻體材料和路基材料。電解錳渣在制備墻體材料領(lǐng)域的主要問題有：一是錳渣的摻入比例相對較少，增加摻加量將導(dǎo)致磚體的強度下降；二是錳渣中重金屬和有毒雜質(zhì)需進一步去除。

綜上所述，電解錳渣急需一個附加值較高的，且環(huán)保的應(yīng)用途徑。利用其制備微介孔ZSM-5分子篩，不僅可以提高其利用價值，還可以為市場提供更多的分子篩催化劑。

此外，油煙中非甲烷烴類(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等)、含氧有機物(醛、酮、醇、醚等))的危害性絲毫不亞于SOx和NOx,它是形成光化學(xué)煙霧的重要因素之一，更是形成霧霾的重要前體物。霧霾的形成,與大氣中的VOC密切相關(guān)。大氣中的有機氣溶膠,是PM2.5的重要組成部分,在人口密集的城市區(qū)域,其比例可以高達90％,而VOC則是有機氣溶膠的前體物。同時，VOCs也是形成臭氧的重要前驅(qū)體。油煙中的VOCs(苯系物、醛酮類、烷烴類等)對人體是有害的，長時間吸入會引起嚴重疾病。