[发明专利]一种泥磷制取次磷酸钠尾气的多相催化氧化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种泥磷制取次磷酸钠尾气中高浓度磷化氢尾气的多相催化氧化方法，属于工业废气净化处理技术领域。

背景技术

磷化工产业在云南省的经济中占有很大的比重，黄磷生产产生的废渣泥磷是一种含磷的有害混合物，主要由元素磷、粉尘杂质和水组成。为了回收泥磷中的磷，研究表明采用泥磷与碱液反应制取次磷酸钠是一种有效的治理手段，其反应温度不高，能源消耗不大，并且次磷酸钠作为一种还原剂，广泛地应用于化学镀、电镀、机械、食品加工等行业，具有较高的经济附加值。但这种治理方法将使泥磷中约20％的磷单质转化为磷化氢进入到尾气中，若不对其进行处理，则会引起大气污染。

磷化氢无色、有大蒜气味。如混有少量聚磷化氢可自燃，浓度达到一定程度时可发生爆炸，磷化氢具有强还原性，能与许多氧化剂还原反应，如KMnO₄、I₂。磷化氢有剧毒性，其毒性原理为磷化氢作用于人体细胞酶，影响细胞代谢使其窒息。当磷化氢浓度为10mg·m^-3时，人体接触6h可有中毒症状。浓度为409～846mg·m^-3时，接触0.5～1.0h可致死。磷化氢的毒性参数为：允许暴露极限/安全阈值(PEL/TLV)0.3mg·m^-3，短时间暴露限制(STEL)1mg·m^-3，半致死量(LC₅₀)20mg·m^-3。磷化氢有剧毒性，利用这一性质可以将其运用于粮储领域，杀死粮食中的害虫。此外，在工业领域，利用磷化氢的化学性质，其还可以用作半导体的掺杂剂，加聚反应的引发剂，缩聚反应的催化剂，以及有机合成等。

国内外净化磷化氢的方法很多，主要分为干法和湿法两种。各种净化方法的选择根据废气的性质及来源而定，对于浓度低、总量少的磷化氢废气常采用吸附法；对于浓度高、总量大的常采用吸收氧化法回收其中的磷资源。泥磷制取次磷酸钠产生的磷化氢废气浓度较高。

采用过氧化氢溶液作为吸收液处理此废气，使尾气中的磷化氢被氧化成次磷酸钠和亚磷酸钠，从而可增加次磷酸钠产品的产量，资源得到合理利用。过氧化氢是近10年来全球工业化学品中生产能力增长最快的产品之一，具有较强的氧化能力和几乎无污染的特性。过氧化氢作为氧化剂、漂白剂、消毒剂、脱氧剂、聚合物引发剂和交联剂，广泛应用于化工、造纸、皮革、环境保护、电子、食品、医药、纺织、矿业、农业废料加工等行业，而其作为绿色化工产品，更是不断在新的领域中得以应用。但实际应用中发现，用过氧化氢吸收磷化氢尾气，由于其反应速度较慢，故吸收效率偏低。因此，必须加入催化剂来加快反应速度，提高吸收效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种泥磷制次磷酸钠的尾气的多相催化氧化方法，本方法可减少磷化氢尾气对大气的污染，对磷化氢的吸收效率较高，可增加次磷酸钠产品的产量。

本发明通过以下技术方案实现的：泥磷与碱液按比例在隔氧条件下，加热至75～95℃搅拌反应，产生的磷化氢依次进行收集、洗气，在硝酸盐催化剂滤饼存在下，用过氧化氢溶液吸收磷化氢，催化剂与吸收液的质量比为1～20∶1000，反应成次磷酸钠和亚磷酸钠产品。

本发明的具体技术方案还包括：

(1)对磷化氢洗气的洗气液采用80～90wt％的浓磷酸，可除去反应中生成的颗粒杂质以及水蒸气，同时还具有降低气体温度的作用；(2)过氧化氢吸收液是将过氧化氢按质量分数5～20％加入蒸馏水中，用氢氧化钠调节其pH值，使吸收液pH值保持在8～14；(3)负载型硝酸盐催化剂采用的是硝酸铁、硝酸铜、硝酸锌、硝酸银、硝酸铈中的任一种溶解于蒸馏水中，配成金属离子溶液，载体预处理后经过浸渍、烘干和焙烧而得到。

负载型硝酸盐催化剂的具体制备方法是，①硝酸盐金属离子溶液的浓度为0.01～1mol/L；②载体为粒度40～160目的粉状沸石、硅藻土、活性炭、活性氧化铝、稻壳灰中的任一种，先在0.1mol/L的NaOH溶液中浸泡1小时，然后用蒸馏水反复洗涤，再用0.1mol/L的HCl溶液浸泡1小时，浸泡后用蒸馏水反复洗涤多次，最后用蒸馏水浸泡1小时，过滤后在105～130℃下烘干12h；③将烘干的载体按照质量比1∶5～30加入配制好的金属离子溶液中，常温下搅拌4～6小时，然后18～20小时，最后过滤，得到滤饼再烘干1～3小时；④将烘干后的滤饼置于焙烧炉中，设定焙烧温度为250～800℃、保温2～6小时进行合成，然后经筛分得到80～120目的催化剂。