[发明专利]氯代芳香烃低温催化燃烧消除的方法及催化剂

说明书

技术领域

本发明属于催化燃烧环保技术领域，特别涉及到一种用于氯代芳香烃低温催化燃烧消除的方法及所用催化剂。

背景技术

含氯易挥发性有机化合物(CVOCs)不仅能够对人类的健康造成严重的危害，对生物系统也能够造成持久的、累积性的影响，而且可以破坏大气臭氧层。因此，现在很多国家针对CVOCs的排放制定了严格的环境法规。含氯易挥发性烃类分为非芳香脂肪烃类氯化物，如二氯乙烷、三氯乙烯、氯甲烷和多氯甲烷等，和芳香烃氯化物，如氯代苯、二氯苯。前者产生于氯碱工业氧氯法制备氯乙烯过程、制革、洗涤、制药等行业，后者产生于氯基氧化剂的木纸浆的漂白、含氯化合物的热处理及金属的回收等。由于这些CVOCs的排放过程都是关乎国计民生的工业过程，因此大量CVOCs的排放不可避免，因此，从源头上消除CVOCs的污染不具备可能性。而采用后处理的方法消除CVOCs所带来的污染成为唯一可行的途径和方法。

目前关于CVOCs综合治理的方法很多，目前，对于含氯有机物的去除，主要有直接燃烧、吸附法、吸收法、光催化、催化加氢脱氯、催化水蒸气重整、催化燃烧等方法。催化燃烧具备操作温度低(250^oC-550^oC)、消除污染物浓度宽、产物(CO₂、HCl和H₂O)选择性高等特点。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、多氯苯和二噁英主要产生于垃圾焚烧过程中。由于此类物种的剧毒性，所以在实验条件下一般采用氯代苯、二氯苯以及氯苯酚等前驱体作为模型分子进行催化剂的筛选和考察。

用于CVOCs催化燃烧主要集中在三种类型的催化剂：贵金属催化剂、固体酸催化剂、过渡金属氧化物催化剂。贵金属催化剂存在价格相对昂贵、氯代活性高（易产生毒性更大的多氯代副产物）、易生成氧氯化合物而中毒、在高温区因为贵金属的流失而中毒等问题，使得贵金属催化剂的应用受到限制。目前用于氯代芳香烃催化燃烧的过渡金属催化剂主要是V₂O₅-TiO₂-基催化剂等。但是，V₂O₅-TiO₂-基催化剂中TiO₂具有毒性，容易造成二次污染，限制了它的应用。其他类型的催化剂如固体酸催化剂虽有一些应用，终究因活性低或副产物多而没有得到广泛的推广。

专利文献中主要使用的催化剂活性组分过渡金属氧化物为UO₂、MnO₂、Co₃O₄、La₂O₃、CeO₂等以及贵金属Pt、Pd等，载体为SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂。代表性的专利有JP 2002219364、JP 2001286729、JP2001278630、JP 2001009284、JP 2001286734、JP 2001327869、JP 10085559A2、U. S. Patent 4031149、U. S. Patent 4059677、U. S. Patent 4065543、U. S. Patent 4561969、U. S. Patent 58116628、U. S. Patent 4169862、U. S. Patent 7052663等。

发明内容

本发明的目的在于公开一种用于氯代芳香烃低温催化燃烧的方法及催化剂，催化剂制备简单，成本低廉，催化活性高，无副产物，不造成二次污染，热稳定性好，催化剂寿命长，特别适用于低温催化消除含氯芳香烃。

本发明的第一方面是一种用于氯代芳香烃低温催化燃烧消除的催化剂，其为Sr、Ce、Mg、Al、Fe、Co、Ni、Cu掺杂的钙钛矿结构的LaMnO₃。

优选地，本发明催化剂为Sr、Ce、Mg掺杂La位，Al、Fe、Co、Ni、Cu掺杂Mn位的钙钛矿结构的LaMnO₃，其中掺杂量为20%。

优选地，本发明催化剂采用柠檬酸络合法、尿素分解法、共沉淀法将掺杂元素掺杂到钙钛矿结构的LaMnO₃中得到。