專利名稱：一種用于降解廢舊pvc的脫氯催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于廢塑料回收利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于降解廢舊PVC的脫氯催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于廢塑料可作為可利用的資源和它引發(fā)的各種環(huán)境污染，焚燒給環(huán)境帶來了嚴(yán)重污染，PVC材料和其他廢塑料與垃圾混合燃燒過程中除了生成粉塵、SO2、NOx、H2S、HCl等無機物外，還生成有機污染物二噁英、其極毒等致癌的污染性物質(zhì)，垃圾高溫受熱時產(chǎn)生具有腐蝕性的氯化氫氣體，HCl不僅排放到大氣中可形成酸雨成為世界關(guān)注的熱點。同行專家普遍認為采用高爐噴吹廢塑料，是大量利用廢塑料的極好方法，其廢氣排放量僅為焚燒的0.1-1％，而熱利用率高達80％其他作為供熱和發(fā)電時的熱利用率僅為30-40％。由于PVC含氯，在高溫分解時不斷釋放出氯化氫氣體而在爐內(nèi)可腐蝕金屬設(shè)備。經(jīng)處理后的含氯廢塑料方可直接噴入高爐中。因此，在高爐噴吹之前必需先對PVC進行脫氯處理。目前，熱解脫氯的研究主要集中在熱解裝置、固定床熱解脫氯特性和脫氯動力學(xué)等方面，而有關(guān)催化劑脫氯的研究和應(yīng)用報道極少。中國專利CN1095388C公開的脫氯劑及其制備方法，是以氫氧化鐵、氫氧化鋁、氫氧化鈉等化合物為主要成分制備的脫氯劑，用于石油化工和化肥工業(yè)中脫氣體中的氯，即使有脫氯催化劑的研究也是采用貴金屬制備的，存在催化劑成本高，制備工藝復(fù)雜，難以實現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用等問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于降解廢舊PVC的脫氯催化劑及其制備方法。
該催化劑以發(fā)電廠廢棄物粉煤灰和鈦白粉廠的廢渣硫酸亞鐵為主要原料，另加氫氧化鈉作為活化劑，經(jīng)活化、混合、浸漬、過濾、干燥、焙燒等步驟制備而成，其中硫酸亞鐵的質(zhì)量含量是粉煤灰的25-100％，氫氧化鈉的質(zhì)量含量是粉煤灰的1.5-4.5％。
具體制備方法如下1、配制2.0-3.5mol/L氫氧化鈉溶液，將規(guī)定量的粉煤灰在該氫氧化鈉溶液中常溫下浸泡0.5-1.5h后過濾、然后干燥2-3h，再在400℃條件下焙燒20-60min；2、配制1.0-2.0mol/L硫酸亞鐵溶液，將步驟(1)制得得產(chǎn)物與該硫酸亞鐵溶液常溫下進行混合，間接攪拌、浸漬1.5-3h后過濾、干燥2h，最后在300℃-550℃條件焙燒0.5-2.0h，即得到該催化劑。
所采用硫酸亞鐵為鈦白粉廠副產(chǎn)物，含七個結(jié)晶水。干燥溫度控制在100℃-110℃之間。硫酸亞鐵可以選擇自鈦白粉廠副產(chǎn)物或是一般工業(yè)原料硫酸亞鐵。
硫酸亞鐵的質(zhì)量含量及溶液的濃度優(yōu)選范圍是；質(zhì)量含量是粉煤灰的33-50％，硫酸亞鐵溶液的濃度1.25-1.75mol/L。
步驟2的焙燒溫度優(yōu)選在350℃-450℃之間，焙燒時間在0.75-1.25h。
本發(fā)明主要是利用粉煤灰組成中的有效成分，氧化鋁、氧化硅和少量的氧化鐵，通過對粉煤灰的激活，將其有效成分活化，再與硫酸亞鐵混合，不但可以增加FeOOH、Fe2O3、Fe3O4、的含量，而且充分利用了硫酸根可與粉煤灰中的有效成分形成復(fù)合金屬氧化物的固體酸中心，在加熱降解過程中從而更加有利于PVC脫氯，可以起到催化脫氯的效果。
由于所用主要原料粉煤灰和硫酸亞鐵均為工業(yè)廢棄物，制備的催化劑具有原料豐富、成本低廉，應(yīng)用于PVC塑料在熱解脫氯過程中催化效果良好的特點。
將本發(fā)明的催化劑應(yīng)用PVC降解脫氯過程中，具體采用的方法是以氮氣作為載體，用鉑銠熱電偶和電路溫度控制器顯示爐，在每次實驗前，先通氮氣，把反應(yīng)裝置內(nèi)的空氣趕清。每次用電子天平稱取一定量的PVC，加入PVC質(zhì)量5％-10％的催化劑混合均勻在320℃-380℃加熱降解，在相同的條件下進行實驗，規(guī)定的時間段取樣，調(diào)節(jié)樣品的pH值，采用摩爾法滴定試樣中的氯離子的含量，計算其樣品的脫氯率。研究發(fā)現(xiàn)添加催化劑在380℃時熱解1.5h，其脫氯率可達99.7％，與空白實驗相比脫氯率提高10％-15％。
具體實施例方式
實施例1以2.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑A。
實施例2以2.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與100g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑B。
實施例3以2.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與33.3g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑C。
實施例4以1.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑D。
實施例5以4.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑E。
實施例6以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在450℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑F。
實施例7以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在550℃條件焙燒2.0h便可制得脫氯催化劑G。
實施例8以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在550℃條件焙燒0.5h便可制得脫氯催化劑H。
實施例9以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1.50mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在550℃條件焙燒1.0h便可制得脫氯催化劑I。
實施例10
以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成1mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在300℃條件焙燒1.0h便可制得脫氯催化劑J。
實施例11以3.5g氫氧化鈉配制2.5mol/L溶液，將100g粉煤灰在此堿液浸泡1h后過濾、干燥3h，再在400℃條件下焙燒30min與50g硫酸亞鐵(馬鞍山鈦白粉廠的廢棄物質(zhì)量)進行混合，硫酸亞鐵配制成2mol/L溶液，間接攪拌、浸漬2h后過濾、干燥2h，最后將此化合物在300℃條件焙燒1.0h便可制得脫氯催化劑K。
通過不同條件制備的脫氯催化劑按上述脫氯工藝方法，380℃時熱解1.5h，其脫氯率見表1和表2表1原料組成不同對脫氯率的影響

表2不同的制備工藝對脫氯率的影響

權(quán)利要求
1.一種用于降解廢舊PVC的脫氯催化劑，其特征在于它以粉煤灰和硫酸亞鐵為主要原料，另加氫氧化鈉作為活化劑，經(jīng)活化、混合、浸漬、過濾、干燥、焙燒等步驟制備而成，其中硫酸亞鐵的質(zhì)量含量是粉煤灰的25-100％，氫氧化鈉的質(zhì)量含量是粉煤灰的1.5-4.5％。
2.一種權(quán)利要求1所述催化劑的制備方法，其特征在于該制備方法包括如下步驟(1)配制2.0-3.5mol/L氫氧化鈉溶液，將規(guī)定量的粉煤灰在該氫氧化鈉溶液中常溫下浸泡0.5-1.5h后過濾、然后干燥2-3h，再在400℃條件下焙燒20-60min；(2)配制1.0-2.0mol/L硫酸亞鐵溶液，將步驟(1)制得得產(chǎn)物與該硫酸亞鐵溶液常溫下進行混合，間接攪拌、浸漬1.5-3h后過濾、干燥2h，最后在300℃-550℃的焙燒溫度下，焙燒0.5-2.0h，即得到該催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于硫酸亞鐵的質(zhì)量含量是粉煤灰的33-50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征在于硫酸亞鐵是鈦白粉廠副產(chǎn)物或是一般工業(yè)原料硫酸亞鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于硫酸亞鐵溶液的濃度是1.25-1.75mol/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)所述的焙燒溫度為350℃-450℃，焙燒0.75-1.25h。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于降解廢舊PVC的脫氯催化劑及其制備方法，屬于廢塑料回收利用技術(shù)領(lǐng)域。該催化劑以發(fā)電廠廢棄物粉煤灰和鈦白粉廠的廢渣硫酸亞鐵為主要原料，經(jīng)活化、混合、浸漬、過濾、干燥、焙燒等步驟制備而成，其中硫酸亞鐵的質(zhì)量含量是粉煤灰的25－100％，氫氧化鈉的質(zhì)量含量是粉煤灰的1.5－4.5％。該催化劑應(yīng)用于PVC的降解脫氯過程中具有良好催化效果，采用此方法制備的催化劑具有成本低、原料來源豐富、制備工藝簡單、催化效果好等優(yōu)點，具有一定的實用價值和應(yīng)用前景。
文檔編號C10G29/10GK1788842SQ200510095698
公開日2006年6月21日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月29日
發(fā)明者古緒鵬, 周渝生, 龍世剛, 郁慶瑤, 柴鐵根 申請人:安徽工業(yè)大學(xué), 寶山鋼鐵股份有限公司