專利名稱：用于脫除二惡英類芳族鹵代化合物的催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及脫除二惡英類芳族鹵代化合物的催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：
在中國，隨著城市化的進(jìn)程和人們生活水平的提高，產(chǎn)生了越來越多的工業(yè)垃圾和生活垃圾，而越來越多的垃圾通過焚燒來處理。但焚燒溫度低于800℃，塑料之類的含氯垃圾不完全燃燒，極易生成二惡英類持久性有機(jī)污染物；二惡英類隨煙霧擴(kuò)散到大氣中，同時(shí)在制造包括農(nóng)藥在內(nèi)的化學(xué)物質(zhì)，尤其是氯系化學(xué)物質(zhì)，象殺蟲劑、除草劑、木材防腐劑、落葉劑、多氯聯(lián)苯等產(chǎn)品的過程中也會(huì)產(chǎn)生二惡英，產(chǎn)生大氣污染。
二惡英(它是主要空氣污染物之一)是通過氧連接在一起的兩個(gè)苯環(huán)的有機(jī)化合物，是包含75種異構(gòu)形式的多氯二苯并二惡英polychlorinateddibenzo-p-dioxin(簡稱PCDDs)和包含135種異構(gòu)形式的多氯化氧芴類化合物(PCDFs)的通用名。此類化合物表達(dá)不同的慢性毒性以及急性毒性，普遍被確認(rèn)為產(chǎn)生其他影響如免疫毒素、生殖系統(tǒng)毒性和致癌作用等的有害物質(zhì)，導(dǎo)致產(chǎn)生二惡英的起源包括但不限于(1)位于居民區(qū)如城市內(nèi)或附近的焚化設(shè)施，(2)工業(yè)過程如鋼鐵工程、金屬煉制，(3)紙漿生產(chǎn)，(4)汽車排放和(5)生產(chǎn)和管理化學(xué)品如農(nóng)藥或氯酚的化學(xué)工業(yè)等。在作為產(chǎn)生二惡英的典型場所的焚化設(shè)施的情況下，如果垃圾燃燒器內(nèi)有足量的氧氣使廢物完全燃燒產(chǎn)生二氧化碳和水則可以防止產(chǎn)生二惡英，但當(dāng)焚化時(shí)間較短和所需氧氣不足時(shí)，會(huì)導(dǎo)致不完全燃燒而產(chǎn)生二惡英的前驅(qū)體，然后通過所述前體與氯反應(yīng)產(chǎn)生二惡英。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于脫除二惡英類芳族鹵代化合物的催化劑及其制備方法。
本發(fā)明的用于脫除二惡英類芳族鹵代化合物的催化劑，是以二氧化鈦和碳納米管為載體，以釩和過渡金屬為活性成份的催化劑，各組分重量百分比含量為釩0.1％～6％、過渡金屬1％～15％，碳納米管0.1％～10％，余量為二氧化鈦，上述的過渡金屬為Mn、Fe、W、Co、Ni、Cu、Cr或Mo，各組分含量之和為100％。
本發(fā)明的用于脫除二惡英類芳族鹵代化合物的催化劑的制備方法，有以下兩種技術(shù)方案。
方案1，用于脫除二惡英類芳族鹵代化合物的催化劑的制備方法，步驟如下 按催化劑各組分含量稱取偏釩酸氨、過渡金屬的鹽、銳鈦礦型二氧化鈦和碳納米管，先將偏釩酸氨，過渡金屬的鹽和銳鈦礦型二氧化鈦在球磨罐中球磨混合1-5h；然后，將球磨后的混合物在空氣中350-600℃煅燒1-5h；再將經(jīng)過煅燒的混合物和碳納米管在球磨罐中球磨1-3h，上述的過渡金屬的鹽為含Mn、Fe、W、Co、Ni、Cu、Cr或Mo元素的鹽。
方案2，用于脫除二惡英類芳族鹵代化合物的催化劑的制備方法，步驟如下 按催化劑各組分含量稱取偏釩酸氨、過渡金屬的鹽、銳鈦礦型二氧化鈦和碳納米管，先將偏釩酸氨，過渡金屬的鹽和銳鈦礦型二氧化鈦放入球磨混合1-5h，然后，加入碳納米管再球磨1-3h，所說的過渡金屬的鹽為含Mn、Fe、W、Co、Ni、Cu、Cr或Mo元素的鹽。
本發(fā)明中，所說的碳納米管可以是單壁碳納米管或多壁碳納米管。所說的釩選自偏釩酸氨。
本發(fā)明的有益效果在于 (1)本發(fā)明的催化劑不含任何貴金屬，原料易得，使用雙載體增大了催化劑的表面積，脫除效率高。
(2)不論是采用方案1還是方案2制備獲得的催化劑，在200℃～450℃的反應(yīng)溫度和1000～36000h-1的廢氣空速下，具有高的脫除二惡英類芳族鹵代化合物的轉(zhuǎn)化率。
(3)本發(fā)明生產(chǎn)工藝及所用設(shè)備非常簡單，無污染，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，很容易商業(yè)化。

具體實(shí)施例方式 實(shí)施例1 在50ml的球磨罐中，加入0.04克偏釩酸氨(NH4VO3)、6克碳酸錳(MnCO3)和32.36克銳鈦礦型二氧化鈦(TiO2)，在QM-C1300行星球磨機(jī)上，300r/min球磨3h后，在空氣中600℃條件下煅燒1h，再將經(jīng)過煅燒的混合物和0.04克多壁碳納米管(CNTs)，300r/min球磨1h，得到釩-錳/氧化鈦-多壁碳納米管催化劑[V-Mn/TiO2-CNTs]，該催化劑含有(重量百分比)釩0.1％、錳15％、碳納米管0.1％，氧化鈦84.8％。
該催化劑脫除氯苯的轉(zhuǎn)化率見表1。
實(shí)施例2 在50ml的球磨罐中，加入2克偏釩酸氨(NH4VO3)、4克三氧化二鎢(W2O3)和32.4克銳鈦礦型二氧化鈦(TiO2)，在QM-C 1300行星球磨機(jī)上，300r/min球磨3h后，在空氣中500℃條件下煅燒3h，再將經(jīng)過煅燒的混合物和1.6克多壁碳納米管(CNTs)，300r/min球磨2h，得到釩-鎢/氧化鈦-多壁碳納米管催化劑[V-W/TiO2-CNTs]，該催化劑含有(重量百分比)釩5％、鎢10％、碳納米管4％，氧化鈦81％。
該催化劑脫除氯苯的轉(zhuǎn)化率見表1。
實(shí)施例3 在50ml的球磨罐中，加入2.4克偏釩酸氨(NH4VO3)、0.4克氧化鈰(CeO2)和35.6克銳鈦礦型二氧化鈦(TiO2)，在QM-C1300行星球磨機(jī)上，300r/min球磨3h后，在空氣中350℃條件下煅燒5h，再將經(jīng)過煅燒的混合物和4克多壁碳納米管(CNTs)，300r/min球磨3h，得到釩-鈰/氧化鈦-多壁碳納米管催化劑[V-Ce/TiO2-CNTs]，該催化劑含有(重量百分比)釩6％、鈰1％、碳納米管10％，氧化鈦83％。
該催化劑脫除氯苯的轉(zhuǎn)化率見表1。
實(shí)施例4 在50ml的球磨罐中，加入0.04克偏釩酸氨(NH4VO3)、6克碳酸鈷(CoCO3)和32.36克銳鈦礦型二氧化鈦(TiO2)，在QM-C1 300行星球磨機(jī)上，300r/min球磨3h，然后，再加入多壁碳納米管(CNTs)0.04克，300r/min球磨1h，得到釩-鈷/氧化鈦-多壁碳納米管催化劑[V-Co/TiO2-CNTs]，該催化劑含有(重量百分比)釩0.1％、鈷15％、碳納米管0.1％，氧化鈦84.8％。
該催化劑脫除氯苯的轉(zhuǎn)化率見表1。
實(shí)施例5 在50ml的球磨罐中，加入2克偏釩酸氨(NH4VO3)、4克碳酸鉬酸銨((NH4)6Mo7O4·4H2O)和32.4克銳鈦礦型二氧化鈦(TiO2)，在QM-C1300行星球磨機(jī)上，300r/min球磨3h，然后，再加入多壁碳納米管(CNTs)1.6克，300r/min球磨2h，得到釩-鉬/氧化鈦-多壁碳納米管催化劑[V-Mo/TiO2-CNTs]，該催化劑含有(重量百分比)釩5％、鉬10％、碳納米管4％，氧化鈦81％。
該催化劑脫除氯苯的轉(zhuǎn)化率見表1。
實(shí)施例6 在50ml的球磨罐中，加入2.4克偏釩酸氨(NH4VO3)、0.4克三氧化二鐵(Fe2O3)和35.6克銳鈦礦型二氧化鈦(TiO2)，在QM-C1 300行星球磨機(jī)上，300r/min球磨3h，然后，再加入多壁碳納米管(CNTs)4克，300r/min球磨1h，得到釩-鐵/氧化鈦-多壁碳納米管催化劑[V-Fe/TiO2-CNTs]，該催化劑含有(重量百分比)釩6％、鐵1％、碳納米管10％，氧化鈦83％。
該催化劑脫除氯苯的轉(zhuǎn)化率見表1。
表1為本發(fā)明的催化劑脫除氯苯的轉(zhuǎn)化率及條件

權(quán)利要求
1.用于脫除二惡英類芳族鹵代化合物的催化劑，其特征在于它是以二氧化鈦和碳納米管為載體，以釩和過渡金屬為活性成份的催化劑，各組分重量百分比含量為釩0.1％～6％、過渡金屬1％～15％，碳納米管0.1％～10％，余量為二氧化鈦，上述的過渡金屬為Mn、Fe、W、Co、Ni、Cu、Cr或Mo，各組分含量之和為100％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于步驟如下
按催化劑各組分含量稱取偏釩酸氨、過渡金屬的鹽、銳鈦礦型二氧化鈦和碳納米管，先將偏釩酸氨，過渡金屬的鹽和銳鈦礦型二氧化鈦在球磨罐中球磨混合1-5h；然后，將球磨后的混合物在空氣中350-600℃煅燒1-5h；再將經(jīng)過煅燒的混合物和碳納米管在球磨罐中球磨1-3h，上述的過渡金屬的鹽為含Mn、Fe、W、Co、Ni、Cu、Cr或Mo元素的鹽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于步驟如下
按催化劑各組分含量稱取偏釩酸氨、過渡金屬的鹽、銳鈦礦型二氧化鈦和碳納米管，先將偏釩酸氨，過渡金屬的鹽和銳鈦礦型二氧化鈦放入球磨混合1-5h，然后，加入碳納米管再球磨1-3h，所說的過渡金屬的鹽為含Mn、Fe、W、Co、Ni、Cu、Cr或Mo元素的鹽。
全文摘要
本發(fā)明的用于脫除二惡英類芳族鹵代化合物的催化劑是以二氧化鈦和碳納米管為載體，以釩和過渡金屬為活性成份的催化劑，各組分重量百分比含量為釩0.1％～6％、過渡金屬1％～15％，碳納米管0.1％～10％，余量為二氧化鈦，上述的過渡金屬為Mn、Fe、W、Co、Ni、Cu、Cr或Mo。本發(fā)明的催化劑不含任何貴金屬，原料易得，使用雙載體增大了催化劑的表面積，具有高的脫除二惡英類芳族鹵代化合物的轉(zhuǎn)化率。采用高能球磨法來制備，制備工藝及所用設(shè)備非常簡單，無污染，適用于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)，很容易商業(yè)化。
文檔編號(hào)B01J23/76GK101607203SQ20091010086
公開日2009年12月23日 申請(qǐng)日期2009年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月16日
發(fā)明者侯田鋒, 樊孝玉, 張孝彬, 楊杭生 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)