[發明專利]一種氮化鋁基陶瓷有機物污染土壤熱脫附催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202210294751.3
• 申請日: 2022-03-24
• 公開（公告）號: CN114602525B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 徐海濤;金奇杰;徐慕濤;陸堯;計雯鈺;李明波;宋靜;孫天宇;高行庥
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京杰科豐環保技術裝備研究院有限公司;南京溙科新材料科技有限公司
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C09K17/08;B09C1/08
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 韓正玉;徐冬濤

本發明公開了一種氮化鋁基陶瓷有機物污染土壤熱脫附催化劑及其制備方法，以氮化鋁陶瓷圓片為載體，鑭釔復合氧化物為催化活性組分，氧化鎳為助催化劑。以載體質量為基準，催化活性組分的質量百分含量為1％～5％，助催化劑的質量百分含量為0.5％～1％。將氮化鋁粉體高溫焙燒成陶瓷圓片后，利用等離子表面處理儀對氮化鋁陶瓷表面改性，再利用稀鹽酸對活性炭進行酸洗腐蝕，進一步提高氮化鋁陶瓷表面羥基濃度，再將其浸漬于活性組分和助催化劑前驅體混合溶液，經吸附、干燥、焙燒制得。該催化劑環境友好，機械強度高，熱導率高，在230℃即可實現3?氯聯苯的100％脫附，大幅降低3?氯聯苯的熱脫附能耗。該產品可廣泛適用于土壤有機污染物熱脫附領域。

技術領域

本發明涉及一種氮化鋁基陶瓷有機物污染土壤熱脫附催化劑及其制備方法和應用，屬于環保催化材料和土壤修復領域。

背景技術

隨著經濟和城鎮建設的快速發展以及國家相關政策的頒布，化工企業遺留的大量的有機污染場地。這些有機物不僅直接對土壤動植物、微生物及生態系統造成巨大危害，并可通過蒸汽吸入、皮膚接觸等方式進入人體，對人體產生巨大危害。有機物污染場地土壤的修復治理工作已經成為國家不可避免、關系民生的重大問題，其治理和修復需求具有重大的社會價值和經濟價值。

針對有機污染場地的各類修復技術、裝備研究在近年廣泛開展，相關研究成果也已應用于污染場地修復中。熱脫附修復技術以其處理效率高、修復周期短、適用范圍廣等優點，被廣泛應用于處理含揮發性和半揮發性有機污染物的土壤、污泥、沉淀物等場地。熱脫附可處理的污染物包括多氯聯苯、硝基苯、多溴聯苯醚、氯苯、汞及多環芳烴等。然而，污染土壤域中污染物分布不均，且污染物往往具有較高的沸點，處理過程中需要消耗大量的熱能。其中，多氯聯苯等有機物由于分子量大、沸點高，導致熱脫附所需的能量明顯增加。專利CN103658165A指出，修復過程產生的高溫尾氣是熱脫附系統中熱能損失的主要部分，對于傳統的回轉窯加熱系統，土壤處理量為25m³/h時，高溫煙氣散發的熱量損失為30～60％。而高溫煙氣在帶來熱量流失的同時，也會產生尾氣處理困難的問題，導致尾氣處理成本增加。因此，如何通過優化熱脫附系統，對于減少熱量流失，降低污染土壤處置成本，具有重要工程意義。

發明內容

本發明的目的是針對現有土壤熱脫附的現狀及存在問題，而提出了一種氮化鋁陶瓷基有機物污染土壤熱脫附催化劑，本發明的另一目的是提供上述催化劑的制備方法和應用。

一種氮化鋁陶瓷基有機物污染土壤熱脫附催化劑，該催化劑以氮化鋁陶瓷圓片為載體，鑭釔復合氧化物為催化活性組分，氧化鎳為助催化劑。以載體質量為基準，催化活性組分的質量百分含量為1％～5％，助催化劑的質量百分含量為0.5％～1％，活性組分中氧化鑭和氧化釔的質量比為1：(0.2～1)。

一種上述的催化劑的制備方法，該催化劑的制備方法如下：

(1)陶瓷圓片載體制備

將氮化鋁粉體在模具中加壓后保壓，制得陶瓷圓片坯體后置于窯爐中在氮氣作保護氣氛下煅燒，得到氮化鋁陶瓷圓片；

(2)陶瓷圓片載體表面改性

將氮化鋁陶瓷圓片置于等離子表面處理儀中，先將等離子表面處理儀抽真空，然后充入氧氣，再進行表面處理從而在氮化鋁陶瓷圓片表面形成氧化層；然后將改性后的氮化鋁陶瓷圓片置于稀鹽酸溶液中，浸泡腐蝕6～12h，從而得到表面改性后的陶瓷圓片載體；

(3)活性組分和助催化劑前驅體混合溶液制備

稱取鑭鹽、釔鹽和鎳鹽，加入去離子水中并在50～70℃水浴攪拌的條件下至溶液呈澄清透明狀，得到活性組分和助催化劑前驅體混合溶液；

(4)催化劑制備