[发明专利]一种处理同时含HCN和AsH3

说明书

本发明涉及工业废气净化技术领域，尤其涉及一种核壳催化剂及其制备方法和应用。本发明的核壳催化剂，以金属氧化物‑分子筛为核，以多孔二氧化硅为壳；所述金属氧化物‑分子筛包括分子筛和负载在所述分子筛上的金属氧化物；所述金属氧化物包括第一金属的氧化物和第二金属的氧化物；所述第一金属为Fe、Cu、Ti、Ni或Mn；所述第二金属为Ce或La。本发明的核壳催化剂能够同时对HCN和AsH₃进行有效脱除，效果稳定，成本低廉，不会造成二次污染。

技术领域

本发明涉及工业废气净化技术领域，尤其涉及一种核壳催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氰化氢(HCN)和砷化氢(AsH₃)皆属于剧毒类气体，是工业废气中最典型的非常规有毒有害污染物之一，对人体健康和环境保护有极大的危害。多年来黄磷尾气中由于含有各种杂质气体净化难度大，使得黄磷尾气中较高浓度的CO没有得到有效利用，因此要想充分利用其中的CO，就必须对黄磷尾气中的杂质气体如COS、CS₂、H₂S、PH₃、HCN和AsH₃等进行纯化处理。目前关于COS、CS₂、H₂S、PH₃等的净化研究已经取得了较大的进展，而针对较为特殊的剧毒有害杂质气体HCN和AsH₃的净化研究则少之又少。

目前国内外脱除HCN的方法主要有吸收法、吸附法、燃烧法、催化氧化法、催化水解法等。吸收法是目前工业中应用最广泛、工艺最成熟的一种方法，主要是通过将废气通入碱液进行吸收生成CN^-后，解吸回收氰化物，但这一处理方法效果不稳定，且CN^-转移到液相增大了环境风险。吸附法主要是通过吸附剂吸附HCN气体来减少HCN气体的排放，但由于吸附剂无法分解HCN，容易造成二次污染。燃烧法多采用贵金属为催化剂的活性组分，增加了催化剂的制备成本，且燃烧后产物的选择性较差，产生的氮氧化物是光化学烟雾的主要成分，容易对大气环境造成严重污染。催化氧化法主要是通过催化剂使HCN与氧气发生催化氧化反应生成NO_x和CO_x，产物中氮气含量较少，仍会对环境造成一定的污染。催化水解法则是指在水蒸气存在时， HCN于一定温度范围内在催化剂的作用下发生水解反应生成NH₃和CO。目前脱除AsH₃主要采用的是化学吸收法、直接燃烧法和催化氧化法。国外最早采用的是化学吸收法，主要是通过利用氧化性较强的氧化物与砷化氢发生氧化还原反应将其去除，但是由于设备的严重腐蚀和吸收液的二次污染问题使其应用受到了限制。直接燃烧法在低浓度下所需助燃剂甲烷、丙烷的量较大，且燃烧能量又难于回收。催化氧化法是指在O₂存在的条件下催化剂将AsH₃氧化为As₂O₃，其产物可用于提炼元素砷，是冶炼砷合金和制造半导体的原料。

目前没有一种技术能够同时将HCN和AsH₃有效脱除，且成本较低、效果稳定、不会造成二次污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核壳催化剂及其制备方法和应用，本发明的核壳催化剂能够同时对HCN和AsH₃进行有效脱除，效果稳定，成本低廉，不会造成二次污染。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种同时催化水解-氧化耦合脱除HCN和AsH₃的核壳催化剂，以金属氧化物-分子筛为核，以多孔二氧化硅为壳；所述金属氧化物- 分子筛包括分子筛和负载在所述分子筛上的金属氧化物；所述金属氧化物包括第一金属的氧化物和第二金属的氧化物；所述第一金属为Fe、Cu、Ti、Ni或Mn；所述第二金属为Ce或La。

优选的，所述金属氧化物中第一金属和第二金属的总质量为分子筛质量的0.5～40％。