[发明专利]无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法，以含锰、硅成分较高的固体废物为原材料，制备出含固体废物的催化剂涂覆胶液，将所制备的催化剂涂覆胶液涂覆于聚四氟乙烯纤维载体材料上，制备成脱硝催化膜材料，能用作为抗尘、抗水、抗硫且轻便的催化膜，本发明实现了无机固体废物有机化的方法，制备出能够高效催化膜材料，用于烟气排放控制处理，成本低廉，达到了以废治废的目的，而且有效的解决了固体废弃物的处理问题，具有良好的环境和经济效益。

技术领域

本发明涉及一种催化剂材料及其制备方法，特别是催化剂复合材料及其制备方法，还涉及一种无机固体废物资源化利用方法，应用于复合材料、固体废物利用和废气处理技术领域。

背景技术

经济发展带来的大量工业活动，导致了人为排放的氮氧化物是造成大气污染的主要因素。NO和NO₂是主要大气污染物，其中人为排放的氮氧化物主要为NO，占比90％以上。氮氧化物是造成酸雨的大气污染物之一，并且能与大气中O₃反应造成酸雨的同时，破坏臭氧层。除此之外，NO与O₂反应，能生成NO₂和O₃，从而造成光化学污染产生光化学烟雾直接危害人体健康。因此控制氮氧化物排放是预防大气污染的重中之重。

氮氧化物排放治理技术主要有选择性催化还原、选择性非催化还原和氮氧化物吸附，使用氮氧化物高效吸附装置常会产生大量废渣，因此氮氧化物吸附进行排放治理使用较少。其次，选择性非催化还原是使用氨气与氮氧化物在高温下反应还原成氮气的过程，由于氮氧化物还原过程中高温带来的高能耗，过量的氨气泄露造成环境污染以及催化效果不能满足日渐严格的氮氧化物污染排放标准，逐渐被选择性催化还原技术取代。其中氨选择性催化还原技术，由于去除氮氧化物具备去除效率高，能耗低等优点，因此被广泛应用。

在实际工程应用中，催化反应器经常遇到许多问题，例如：孔道被烟尘堵塞，结构被酸性气体以及水蒸气侵蚀，催化反应会产生催化毒性从而使催化剂失活，以及失活后反应器中催化剂更换困难。因此，寻找成本低廉易于制作且能够抗水抗硫抗尘且轻便的高效去除污染物的催化反应器是关键。聚四氟乙烯聚合物具备优异的抗水抗硫抗尘且轻便的特点，但是由于无机有机复合材料造价昂贵，因此采用一种简单便捷的涂覆方法将聚四氟乙烯聚合物和无机催化剂结合具有重要的现实意义。由于常规的二氧化锰和贵金属等催化剂价格昂贵，且催化剂容易失活，因此制备一种低成本、高催化活性、具有更好使用价值、兼顾废弃物资源化并体现绿色优势的综合利用的催化剂产品成为亟待了解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种无机固体废物资源化制备的催化剂复合材料及其制备方法，节源环保，能够便捷且低成本制造一种无机固体废物有机化的催化剂复合材料产品，本发明利用含锰等过渡金属的固体废物合成涂覆胶液涂覆聚四氟乙烯聚合物的催化膜反应器，对于固体废物资源利用、清洁生产和节能减排均有重要的现实意义和示范作用。

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种无机固体废物资源化制备催化剂复合材料的方法，步骤如下：

(1)将待处理的无机固体废物和塑性改良剂以物理混合方式按照一定重量比相互混合，得到混合物，并与去离子水混合得到反应物混合液，然后在加热条件下，使反应物混合液中的SiO₂和金属氧化物充分发生水解和酸解反应，得到产物混合液；

所述塑性改良剂组分中含有二氧化硅，还含有氧化镁、氧化铝、氧化锰、氧化铁及氧化钛中的至少一种氧化物；在所述混合物中，按照重量比计算，二氧化硅含量为30～60wt.％，其它氧化物组分含量为15～20wt.％；

(2)将在所述步骤(1)中得到的产物混合液中加入促絮剂，得到絮凝体，作为催化剂涂覆胶液，备用；

所述促絮剂含有3～6mol/L硝酸根以及3～6mol/L氨根；所述促絮剂加入方法为2～3次分量加入；