[发明专利]一种用于氯代芳香烃类低温催化燃烧消除的催化剂

说明书

技术领域

本发明属于催化燃烧环境保护技术领域，特别涉及到一种用于易挥发性氯代芳香烃类低温催化燃烧消除的过渡金属-稀土复合氧化物催化剂及其制备方法，并提供了一种用于完全催化燃烧消除环境中易挥发性氯代芳香烃类污染物的方法。

背景技术

环境污染问题，尤其是日益增长的空气污染，是二十一世纪人们最关注的问题之一。除了SOx、NOx、臭氧、烃类以外，二噁英类化合物(polychlorinated dibenzo-p-dioxins，PCDD)对环境存在着持久性的污染。二噁英类化合物的危害不仅是对人类的健康，对生物系统造成持久的、积累性的影响，而且破坏大气的臭氧。在联合国环境项目国际条约中，二噁英类化合物被列为首位持久性的最具毒害的有机污染物。二噁英类化合物来源之一产生于多氯芳香烃化合物的多聚，而更多的是产生于固体炭、氧气、氯源的结合。在城市固体废物(Municipalsolid waste，MSW)焚烧过程中，在氯源和催化剂存在下，有机化合物的燃烧过程都涉及产生二噁英。二噁英一部分以废气的形式排放到大气，一部分以细小固体颗粒附着烟气排放到大气。产生二噁英的关键组分-氯源主要来自于含氯化合物的固体垃圾，由氯基氧化剂的木纸浆的漂白工艺和含氯化合物的热处理及金属的回收工艺的工业垃圾、大规模的氯碱工业中的氧氯法制备氯乙烯过程中产生的工业垃圾以及城市生活垃圾构成。由于上述产生和使用含氯化合物过程都是涉及到现阶段我国国计民生的工业，大量产生二噁英前驱体的固体垃圾的排放是不可避免的。

近几年来，对易挥发性有机化合物(VOCs)的综合治理受到了越来越广泛的关注。热力燃烧、催化燃烧以及吸附等方法是消除这些污染物的常用方法。但是热力燃烧需要在较高的温度(1000℃)下进行，能耗大；而且该法在处理含氯烃类方面还可能导致更高毒性的二噁英(Dioxins)污染物，如多氯二苯并二噁英(PCDD)和多氯二苯并呋喃(PCDF)。作为有机污染物常用方法之一的吸附法对于低浓度污染物的处理效果并不理想，其吸附效率极低。对于易挥发性含氯芳香烃的消除，最近相继提出了多种新颖的方法，如生物学处理、光催化降解、加氢脱氯等。但是这些方法不是在技术上存在缺陷，就是处理费用高昂，大多都处于实验室研究状态，不易实现工业化、产业化。

催化燃烧消除有机化合物的污染是一种节能、经济、有效的处理方法，与热力燃烧相比，它具有燃烧温度低、停留时间短、所需反应器小、二次污染少等优点。因此，催化燃烧在消除易挥发性有机化合物方面得到了广泛的应用。

氯代芳香烃如氯代苯，二氯代苯，dioxin，其催化燃烧主要应用于垃圾焚烧炉的废气处理，该方向的研究工作和技术的开发集中在日本。代表性的专利有Jpn.Kokai Tokkyo Kobo JP2001286729 A2、Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP 2001286730 A2、Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP2001286734 A2、Jpn.Kokai Tokkyo Koho JP 10085559 A2等。使用燃料气和空气进行燃烧。主要使用的催化剂活性组分为过渡金属和贵金属，载体为SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂。贵金属催化虽然活性较高，但易于氯中毒；非贵金属催化剂抗中毒能力较强，但选择性较低，往往有多氯苯产生。

部分氯代芳香烃催化燃烧授权专利有：

[1]Nawama，Junichi；Moriya，Yoshifumi；Suzuki，Tadashi；Kuchino，Kunikazu，Jpn.KokaiTokkyo Kobo JP 2002219364A2

[2]Kiyono，Kenichi；Uchida，Masaaki；Adachi，Kentaro；Nishii，Kazuhiro，Jpn.KokaiTokkyo Koho JP 2001286729A2

[3]Kiyono，Kenichi；Uchida，Masaaki；Adachi，Kentaro；Nishii，Kazuhiro，Jpn.KokaiTokkyo Kobo JP 2001286730A2

[4]Kajikawa，Osamu；Wang，Hsiang Sheng；Kawase，Noboru；Maeda，Takeshi，Jpn.KokaiTokkyo Koho JP 2001009284A2.