本發(fā)明屬于vocs催化劑，具體涉及一種赤泥基vocs預(yù)處理劑及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、揮發(fā)性有機(jī)物（vocs）是引起霧霾、大氣光化學(xué)煙霧、溫室效應(yīng)和臭氧層破壞的主導(dǎo)原因之一，其排放源主要以人為排放源為主，多半為石油化工相關(guān)產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)過程、燃料燃燒過程以及產(chǎn)品消費(fèi)行為造成。其中硅橡膠等行業(yè)vocs廢氣中因含有硫和有機(jī)硅，導(dǎo)致催化氧化治理工藝中催化劑硅中毒和硫中毒，從而讓催化劑快速中毒失活。

2、現(xiàn)有技術(shù)中制備vocs預(yù)處理劑，主要是針對(duì)單一的含硅有機(jī)廢氣，鮮有涉及能夠同時(shí)處理含有硫和有機(jī)硅的vocs預(yù)處理劑；同時(shí)現(xiàn)有的vocs預(yù)處理劑的制備方法，多通過真空涂覆法制備，該方法制備得到的預(yù)處理劑預(yù)處理能力受到涂層負(fù)載量限制，難以滿足不斷累積的vocs的處理需求。雖已有少許應(yīng)對(duì)方法例如：專利cn?114100669a?公開了一種擠出式400目蜂窩含硅vocs前處理催化劑，包括鋁基載體、活性組分和其他助劑。雖然該催化劑可以起到保護(hù)后端貴金屬催化劑的效果，但是其擠出式生產(chǎn)工藝和高目數(shù)等特點(diǎn)極大的提高了生產(chǎn)成本，且無法適用于同時(shí)含硫和有機(jī)硅工況。

3、赤泥作為工業(yè)鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)生的有害廢渣，主要化學(xué)組成成分包括：fe2o3、al2o3、tio2、sio2、na2o、mgo，還有許多諸如cu、mn、v、zr?、k等元素。由于赤泥的產(chǎn)生量較大且應(yīng)用手段有限，大量的赤泥不能得到有效利用，只能依靠堆場(chǎng)進(jìn)行堆放，占據(jù)了大量的土地資源，且對(duì)大氣、水資源和土壤等造成污染，因此如何實(shí)現(xiàn)赤泥的資源化利用已成為煉鋁工業(yè)亟待解決的難題。鐵基催化劑具有良好的氧化還原性能和抗水性能，部分研究以富含fe2o3的赤泥制備成脫硝催化劑，但需要對(duì)赤泥進(jìn)行復(fù)雜的脫堿處理以降低堿性成分（如na2o、k2o等）對(duì)脫硝性能影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種赤泥基vocs預(yù)處理劑，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，通過在赤泥中直接添加sn構(gòu)筑fe-sn-al含硫有機(jī)硅預(yù)處理體系，提高fe2o3、al2o3抗硫性能的同時(shí)，將vocs中的硅元素捕獲在預(yù)處理劑鋁位點(diǎn)上生成二氧化硅晶體；赤泥中的堿性成分可以有效吸附vocs中的二氧化硫（so2）形成硫酸鹽，有效降低硅橡膠行業(yè)vocs中的有機(jī)硅和so2對(duì)后端貴金屬或非貴金屬催化劑毒化影響。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種赤泥基vocs預(yù)處理劑，按重量份數(shù)計(jì)，所述赤泥基vocs預(yù)處理劑的組分為：赤泥70-90份、sn前驅(qū)體5-20份、助劑5-10份、水20-40份。

4、在一些其他實(shí)施方式中，所述sn前驅(qū)體為氯化錫、氯化亞錫或錫酸鈉中的一種或多種；

5、或，所述赤泥的粒徑d90為5-50μm。

6、在一些其他實(shí)施方式中，所述助劑為玻璃纖維、硅溶膠、鋁溶膠、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺或礦物油中的一種或多種。

7、發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，拜耳法得到的赤泥的比表面積較大，具有多孔骨架結(jié)構(gòu)，含有的al2o3為15-40?wt.%，具有應(yīng)用于vocs催化燃燒領(lǐng)域中有機(jī)硅預(yù)處理的潛力。錫前驅(qū)體的加入便于構(gòu)筑fe-sn-al體系，利用fe、sn、al三者間的相互作用，增加fe-al表面疏電性，抑制so2上的電子向fe-al位點(diǎn)轉(zhuǎn)移，從而減少fe-al表面so2的吸附和硫酸鹽的形成。助劑的加入能夠增強(qiáng)赤泥基vocs預(yù)處理劑的機(jī)械強(qiáng)度、微孔結(jié)構(gòu)和比表面積；同時(shí)，助劑中的有機(jī)物質(zhì)在焙燒過程中去除形成孔道結(jié)構(gòu)，豐富的孔道結(jié)構(gòu)有利于增加預(yù)處理劑與vocs廢氣的接觸面積和時(shí)間，提高預(yù)處理效果。

8、第二方面，本發(fā)明提供第一方面所述赤泥基vocs預(yù)處理劑的制備方法，包括以下步驟：

9、（1）將赤泥、sn前驅(qū)體、助劑和水混合，得到混合物；

10、（2）將混合物進(jìn)行混煉，制得泥料；

11、（3）將泥料進(jìn)行擠出成型、切割后得到預(yù)處理劑濕胚；

12、（4）將預(yù)處理劑濕胚干燥、煅燒后即得赤泥基vocs預(yù)處理劑。

13、在一些其他實(shí)施方式中，步驟（2）中，所述混煉的時(shí)間為0.5-2h；混煉完成后，還進(jìn)行過篩處理，所述過篩處理為依次進(jìn)行粗煉過篩、陳腐、精煉過篩后；

14、所述粗煉過篩的濾網(wǎng)規(guī)格為25-?100目，所述陳腐的時(shí)間為6-?24h，所述精煉過篩的濾網(wǎng)規(guī)格為100目-200目。

15、在一些其他實(shí)施方式中，步驟（3）中，預(yù)處理劑濕胚的形狀為長(zhǎng)方體、正方體或圓柱體；

16、所述預(yù)處理劑濕胚的截面開孔數(shù)為100-?400目，長(zhǎng)度為50-?300mm，從而保證預(yù)處理劑的壓損與常規(guī)vocs催化劑一致。

17、在一些其他實(shí)施方式中，步驟（4）中，所述干燥為微波干燥，微波干燥的功率為50-500?w，微波干燥的時(shí)間10?-120min；

18、或，所述焙燒溫度為400?-?600℃，焙燒時(shí)間2?-15h。

19、第三方面，本發(fā)明提供第一方面所述赤泥基vocs預(yù)處理劑在處理vocs氣體方面的應(yīng)用。

20、在一些其他實(shí)施方式中，所述赤泥基vocs預(yù)處理劑用于將vocs氣體中的si、s同時(shí)捕獲，降低vocs中的有機(jī)硅和so2對(duì)后端貴金屬或非貴金屬催化劑的接觸。

21、第四方面，本發(fā)明提供一種vocs的處理方法，在vocs催化劑前端或上游安裝第一方面所述赤泥基vocs預(yù)處理劑。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、（1）本發(fā)明通過sn摻雜拜耳法赤泥制備用于硅橡膠行業(yè)含硫與有機(jī)硅vocs氣體預(yù)處理的預(yù)處理劑，有機(jī)硅vocs先被al2o3的al位點(diǎn)捕獲，再被fe2o3氧化為sio2累積在預(yù)處理劑表面，從而顯著降低氣體中有機(jī)硅含量，有效減緩后端貴金屬催化劑的硅中毒問題；

24、（2）本發(fā)明所用的拜耳法赤泥不需要進(jìn)行復(fù)雜、高成本的脫堿處理，赤泥中含有的堿性成分（如na2o、k2o等）可以高效吸附vocs氣體中的so2，生成硫酸鹽，從而顯著降低氣體中so2含量，有效減緩后端貴金屬催化劑的硫中毒問題；另一方面，通過添加sn構(gòu)筑的fe-sn-al氧化物體系，提高fe2o3和al2o3的抗硫性能，從而保持高效有機(jī)硅預(yù)處理能力；

25、（3）通過本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)赤泥的資源化利用，減少赤泥對(duì)自然環(huán)境的污染；同時(shí)，通過本發(fā)明制備的預(yù)處理劑實(shí)現(xiàn)硅橡膠行業(yè)含硫與有機(jī)硅vocs的預(yù)處理，避免vocs貴金屬催化劑快速失活造成經(jīng)濟(jì)損失，有利于促進(jìn)催化燃燒工藝替代部分直接燃燒工藝在硅橡膠vocs廢氣治理領(lǐng)域的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)vocs治理的減污降碳。

26、（4）本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)，易于推廣。

技術(shù)特征：

1.一種赤泥基vocs預(yù)處理劑，其特征在于，按重量份數(shù)計(jì)，所述赤泥基vocs預(yù)處理劑的組分為：赤泥70-90份、sn前驅(qū)體5-20份、助劑5-10份、水20-40份。

2.如權(quán)利要求1所述赤泥基vocs預(yù)處理劑，其特征在于，所述sn前驅(qū)體為氯化錫、氯化亞錫或錫酸鈉中的一種或多種；

3.如權(quán)利要求1所述赤泥基vocs預(yù)處理劑，其特征在于，所述助劑為玻璃纖維、硅溶膠、鋁溶膠、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚環(huán)氧乙烷、聚丙烯酰胺或礦物油中的一種或多種。

4.一種權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述赤泥基vocs預(yù)處理劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

5.如權(quán)利要求4所述赤泥基vocs預(yù)處理劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，所述混煉的時(shí)間為0.5-2h；混煉完成后，還進(jìn)行過篩處理，所述過篩處理為依次進(jìn)行粗煉過篩、陳腐、精煉過篩后獲得泥料；

6.如權(quán)利要求4所述赤泥基vocs預(yù)處理劑的制備方法，其特征在于，步驟（3）中，預(yù)處理劑濕胚的形狀為長(zhǎng)方體、正方體或圓柱體；

7.?如權(quán)利要求4所述赤泥基vocs預(yù)處理劑的制備方法，其特征在于，步驟（4）中，所述干燥為微波干燥，微波干燥得的功率為50-?500?w，微波干燥的時(shí)間10?-120min；

8.一種權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述赤泥基vocs預(yù)處理劑在處理vocs氣體方面的應(yīng)用。

9.如權(quán)利要求8所述應(yīng)用，其特征在于，所述赤泥基vocs預(yù)處理劑用于將vocs氣體中的si、s同時(shí)捕獲，降低vocs中的有機(jī)硅和so2對(duì)后端貴金屬或非貴金屬催化劑的接觸。

10.一種vocs的處理方法，其特征在于，在vocs催化劑前端或上游安裝權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述赤泥基vocs預(yù)處理劑。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于VOCs催化劑領(lǐng)域，涉及一種赤泥基VOCs預(yù)處理劑及其制備方法與應(yīng)用。將拜耳法赤泥、Sn前驅(qū)體、助劑和水混合后，經(jīng)過混煉、擠出成型、切割和干燥焙燒后制備得到赤泥基VOCs預(yù)處理劑；本發(fā)明的預(yù)處理劑與VOCs催化劑組合應(yīng)用于硅橡膠行業(yè)廢氣催化燃燒處理工藝，實(shí)現(xiàn)含硫與有機(jī)硅VOCs廢氣的高效凈化；本發(fā)明預(yù)處理劑在實(shí)現(xiàn)拜耳法赤泥資源化利用的同時(shí)，能夠有效降低VOCs廢氣中的SO<subgt;2</subgt;和有機(jī)硅濃度，延長(zhǎng)后端VOCs催化劑的使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：李兵,段寶慶,鄧?yán)?劉長(zhǎng)東
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇中創(chuàng)清源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10