[发明专利]以废旧稀土基脱硝催化剂为原料的多孔陶瓷膜催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种以废旧稀土基脱硝催化剂为原料的多孔陶瓷膜催化剂及其制备方法和应用，该催化剂以废旧稀土基脱硝催化剂、硅源粉料、活性炭粉和成型剂溶液制备而成的多孔陶瓷膜为载体，以金属镍或银为催化活性组分。本发明所制备的多孔陶瓷膜催化剂不仅能够实现废旧稀土基脱硝催化剂的高附加值资源化利用，而且能够高效催化还原对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等水体污染物，同时环境友好，成本低廉。

技术领域

本发明提供一种以废旧稀土基脱硝催化剂为原料的多孔陶瓷膜催化剂及其制备方法和应用，属废弃产品资源化利用领域。

背景技术

氮氧化物是造成雾霾、酸雨等污染的主要成因，火电厂等工业烟气脱硝成为当前大气污染治理的重点。截至2017年，在役催化剂超过120万立方米，按照2013年开始集中上马火电脱硝工程，催化剂平均寿命3-5年计算，脱硝催化剂即将计入批量“更换期”。因此，废弃脱硝催化剂的再生处理或资源化利用成为亟待解决的环保难题。火电脱硝催化剂的可再生率约为60％，且常规催化剂通常可再生2-3次，之后只能彻底报废。即催化剂再生其实并非最终处理途径。在此基础上，废弃脱硝催化剂的高附加值资源化利用是一种既可行又经济的转换方式。

现有处理废弃脱硝催化剂专利中，专利CN201310370818.8采用5～30％的硝酸溶液清洗废旧钒钛脱硝催化剂表面，再用5～40％氢氧化钠溶液除砷，用2～20％的硫氢化钠除汞，回收脱硝粉体。专利CN201410623778.8设计连续化装置回收废旧钒钛脱硝催化剂中钒、钛、钼元素。专利CN201510265236.2将废旧钒钛脱硝催化剂经过浸出后得到富钛浸出渣和含钨钼钒的浸出液，并通过对浸出液中有价组分同步纯化后进行各个物质含量的比例调节，制备催化组分的混合物，并进一步制备为新的催化剂。专利201710717702.5采用硝酸溶液清洗废旧脱硝催化剂表面，再用氢氧化钠溶液除砷，用硫氢化钠除汞得到脱硝粉体后，将硅酸盐水泥、玻璃纤维、二氧化铈与废弃脱硝粉体混合制备成陶瓷粉体，从而制备成脱硝催化剂。专利CN201410215948.9利用异构C13脂肪醇聚氧乙烯醚乳化剂和氢氟酸制成的清洗液超声清洗废旧脱硝催化剂。上述专利不仅利用多种酸、碱以及有机液体清洗造成二次环境污染，同时也没有从根本上实效解决废弃脱硝催化剂的无害化，市场价值也并不高。专利CN201510852564.2采用硅源粉料、铝源粉料、促烧剂、钒元素固溶剂等原料与废弃脱硝催化剂混合，制备成钛基陶瓷。上述催化剂虽然能够彻底解决催化剂的无害化，但其只能用于纺织瓷、建卫瓷等附加值不高的领域。

鉴于国内即将面临大量废旧脱硝催化剂，缺乏先进的安全处置和资源化技术问题，本发明创新性地提出利用废旧稀土基催化剂制备高性能多孔陶瓷膜催化剂，从根本上解决大批量废旧脱硝催化剂，并实现其高附加值资源化利用。主要依据是：催化剂中亲水性二氧化钛载体占催化剂粉体的80-90％，加入适量活性炭粉煅烧造孔制备为多孔陶瓷载体，加入硅源粉体提高陶瓷催化剂强度，负载活性组分镍或银后，即可制备为高性能多孔陶瓷膜催化剂，能够有效处理对硝基苯酚、甲基橙、亚甲基蓝等水体污染物。本发明的成功应用不仅会彻底解决废旧脱硝催化剂的处理问题，同时作为水处理催化剂也会带来巨大的经济、环保和社会效益。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种以废旧稀土基催化剂为原料的多孔陶瓷膜催化剂，本发明的另一目的是提供上述多孔陶瓷膜催化剂的制备方法。

本发明的技术方案为：本发明利用脱硝催化剂载体二氧化钛优异的亲水性，通过活性炭粉作为造孔剂进行煅烧造孔，从而制备成多孔陶瓷膜载体，硅源粉体的加入主要是提高多孔陶瓷膜催化剂的物理强度；另一方面，脱硝催化剂中的二氧化钛和二氧化铈不仅能够作为陶瓷膜载体组分，还能与活性组分镍和银具有强相互作用，提高活性组分镍和银的催化活性。以废旧稀土基脱硝催化剂为主要原料，添加少量硅源粉料和活性炭粉，负载活性组分镍或银，研发一种高性能环保多孔陶瓷膜催化剂，目的是彻底实效地解决废旧稀土基脱硝催化剂的处理和高附加值资源化利用。