本發(fā)明涉及放射物處理、催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體地講，是涉及一種含氚廢水處理的催化劑制備方法，主要為CO/H₂O變換反應(yīng)(CO+H₂O→CO₂+H₂)所需的催化劑提供一種制備方法，該方法制備的催化劑除了可以用于CO/H₂O變換反應(yīng)外，還可以用于CO/HTO的反應(yīng)。

背景技術(shù)：

目前石化工藝中原料氣所含的CO可與水蒸氣反應(yīng)，必須采用變換催化劑，CO/H₂O變換反應(yīng)是一放熱反應(yīng)，降低反應(yīng)溫度，有利于化學(xué)平衡向生成氫的方向移動(dòng)，但反應(yīng)溫度過(guò)低則反應(yīng)速率太慢。所以工業(yè)上一般采用高低溫兩步變換甚至三步完成該反應(yīng)，以保證較高的反應(yīng)速率和較低的一氧化碳?xì)埩簟?/p>

高溫變換過(guò)程一般用鐵鉻系催化劑，在350～500℃溫度下進(jìn)行，可將轉(zhuǎn)化尾氣中含有的CO從8～15％(V體積百分比)降低到3％(V)左右，低溫變換過(guò)程使用銅鋅系催化劑，反應(yīng)溫度為190～250℃，能將工藝氣中的CO含量由3％降低到0.3％(v)以下。還有近年來(lái)研究較多的寬溫耐硫Co-Mo系催化劑。

以上這些催化劑用于CO+HTO→CO₂+HT反應(yīng)，雖然原理上可行，但是從工程應(yīng)用角度考慮存在幾個(gè)問(wèn)題：首先反應(yīng)需要對(duì)催化劑進(jìn)行硫化操作，從而在反應(yīng)物和產(chǎn)物中引入了硫化劑，不僅需要對(duì)反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行脫硫處理，還增加了產(chǎn)物氣體分離和凈化的負(fù)荷；其次，CO變換反應(yīng)為等體積反應(yīng)，壓力較低時(shí)對(duì)變換反應(yīng)的化學(xué)平衡幾乎沒(méi)有影響，但是反應(yīng)速度隨壓力增大而增大，增加壓力有利于反應(yīng)過(guò)程熱能回收、增加空速、降低電耗、節(jié)省投資，對(duì)于CO+HTO→CO₂+HT反應(yīng)，反應(yīng)壓力過(guò)高，不僅會(huì)增加設(shè)備建造成本，從輻射防護(hù)角度來(lái)講，對(duì)含氚樣品的操作提出更加苛刻的要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種工藝簡(jiǎn)單、成本低廉、催化效果好且使用前不需硫化處理的用于含氚廢水處理的催化劑制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種含氚廢水處理的催化劑制備方法，包括如下步驟：

(S1)取前驅(qū)物粉末或顆粒在120℃烘干12h待用，并取10g H₂PtCl₆·6H₂O溶于500ml乙醇中制得氯鉑酸溶液待用；

(S2)稱取步驟(S1)烘干的前驅(qū)物粉末或顆粒30g作為載體放入旋轉(zhuǎn)燒瓶中，并向旋轉(zhuǎn)燒瓶中加入去離子水100ml，攪拌旋轉(zhuǎn)30min；

(S3)量取步驟(S1)中配制好的氯鉑酸溶液20ml，緩慢加入旋轉(zhuǎn)燒瓶中，在常溫下浸漬2h；

(S4)將旋轉(zhuǎn)燒瓶加熱至40℃，并邊旋轉(zhuǎn)邊浸漬，直至旋轉(zhuǎn)燒瓶中的混合溶液蒸發(fā)至容器壁內(nèi)沒(méi)有明顯液體；

(S5)將旋轉(zhuǎn)燒瓶中蒸發(fā)剩余的固態(tài)物放入烘箱中干燥12h后，再將其放入馬弗爐中以550℃焙燒4h；

(S6)用管式爐將焙燒后的物質(zhì)進(jìn)行H₂還原，然后自然冷卻制得所述催化劑；

其中，所述前驅(qū)物為Al₂O₃或TiO₂。

當(dāng)所述前驅(qū)物為Al₂O₃時(shí)，所述制得的催化劑為0.5％Pt/TiO₂催化劑；當(dāng)所述前驅(qū)物為TiO₂時(shí)，所述制得的催化劑為0.5％Pt/Al₂O₃催化劑。

為了避免使用時(shí)失效，將所述步驟(S6)獲得的催化劑進(jìn)行密封保存。

具體地，所述步驟(S6)中，進(jìn)行H₂還原前，先向管式爐中通入氮?dú)馐顾霰簾蟮奈镔|(zhì)處于氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境中。

并且，所述步驟(S6)中，H₂還原后，停止通入H₂，并在其自然冷卻時(shí)持續(xù)通入氮?dú)獗３止苁綘t內(nèi)的氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明巧妙選用前驅(qū)物和浸漬溶液制備催化劑，通過(guò)特定條件下的浸漬、干燥、焙燒、還原等過(guò)程簡(jiǎn)單并低廉地制備出效果優(yōu)良的催化劑，經(jīng)試驗(yàn)，制得的催化劑能夠在常壓下實(shí)現(xiàn)CO的變換反應(yīng)，且其CO變化效率高達(dá)80％以上，在其使用前還不需硫化處理，非常方便使用，具有廣泛的應(yīng)用前景，適合推廣應(yīng)用。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明-實(shí)施例中測(cè)試(a)四種催化劑樣品的P/[Va(P0-P)]～P/P0關(guān)系圖。

圖2為本發(fā)明-實(shí)施例中測(cè)試(b)溫度與CO轉(zhuǎn)化率折線圖。

圖3為本發(fā)明-實(shí)施例中測(cè)試(c)空速與CO轉(zhuǎn)化率折線圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，本發(fā)明的實(shí)施方式包括但不限于下列實(shí)施例。

實(shí)施例

該含氚廢水處理的催化劑制備方法，主要是以Al₂O₃或TiO₂作為前驅(qū)物，具體步驟如下：

(S1)取前驅(qū)物粉末或顆粒在120℃烘干12h待用，并取10g H₂PtCl₆·6H₂O溶于500ml乙醇中制得氯鉑酸溶液待用；

(S2)稱取步驟(S1)烘干的前驅(qū)物粉末或顆粒30g作為載體放入旋轉(zhuǎn)燒瓶中，并向旋轉(zhuǎn)燒瓶中加入去離子水100ml，攪拌旋轉(zhuǎn)30min；

(S3)量取步驟(S1)中配制好的氯鉑酸溶液20ml，緩慢加入旋轉(zhuǎn)燒瓶中，在常溫下浸漬2h；

(S4)將旋轉(zhuǎn)燒瓶加熱至40℃，并邊旋轉(zhuǎn)邊浸漬，直至旋轉(zhuǎn)燒瓶中的混合溶液蒸發(fā)至容器壁內(nèi)沒(méi)有明顯液體；

(S5)將旋轉(zhuǎn)燒瓶中蒸發(fā)剩余的固態(tài)物放入烘箱中干燥12h后，再將其放入馬弗爐中以550℃焙燒4h；

(S6)用管式爐將焙燒后的物質(zhì)進(jìn)行H₂還原，然后自然冷卻制得所述催化劑，其中，進(jìn)行H₂還原前，先向管式爐中通入氮?dú)馐顾霰簾蟮奈镔|(zhì)處于氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境中，并且在H₂還原后，停止通入H₂，并在其自然冷卻時(shí)持續(xù)通入氮?dú)獗３止苁綘t內(nèi)的氮?dú)獗Ｗo(hù)環(huán)境。

為了避免使用時(shí)失效，將所述步驟(S6)獲得的催化劑進(jìn)行密封保存。

當(dāng)所述前驅(qū)物為Al₂O₃時(shí)，所述制得的催化劑為0.5％Pt/TiO₂催化劑；當(dāng)所述前驅(qū)物為TiO₂時(shí)，所述制得的催化劑為0.5％Pt/Al₂O₃催化劑。

分別取制得的0.5％Pt/TiO₂催化劑和0.5％Pt/Al₂O₃催化劑進(jìn)行催化性能試驗(yàn)。

(a)催化劑比表面積測(cè)試

分別取通過(guò)本實(shí)施例方法制得0.5％Pt/TiO₂催化劑樣品和0.5％Pt/Al₂O₃催化劑樣品，以及對(duì)照的TiO₂催化劑樣品和Al₂O₃催化劑樣品，采用樣品吸附等溫線上的五個(gè)點(diǎn)作BET曲線，其相對(duì)壓力P/P0控制在0.1～0.35之間，由此獲得如圖1所示的P/[Va(P0-P)]～P/P0關(guān)系圖。

由圖1所示可知，4條曲線都較好地滿足線性關(guān)系，通過(guò)線性擬合得到直線方程，按BET方程得到四種催化劑樣品的比表面積分別是Al₂O₃催化劑樣品為142m²/g，0.5％Pt/Al₂O₃催化劑樣品為126m²/g，TiO₂催化劑樣品為78m²/g，0.5％Pt/TiO₂催化劑樣品為14m²/g。

(b)反應(yīng)溫度對(duì)催化劑活性影響的試驗(yàn)

在常壓下研究溫度對(duì)Pt基催化劑活性的影響，分別將通過(guò)本實(shí)施例方法制得0.5％Pt/TiO₂催化劑樣品和0.5％Pt/Al₂O₃催化劑樣品裝填在催化劑活性評(píng)價(jià)裝置中，催化劑樣品裝填量為50mg，去離子水進(jìn)料量(液態(tài))為9.6g/h，CO流量為50ml/min，空速GHSV＝5000ml·g^-1·h^-1，分別在250℃、270℃、300℃、330℃、350℃、400℃溫度條件下測(cè)試了催化劑的活性，由此獲得如圖2所示的溫度與CO轉(zhuǎn)化率折線圖。

由圖2所示可知，隨溫度的升高，CO轉(zhuǎn)化率呈增大趨勢(shì)，在250℃～400℃范圍內(nèi)，0.5％Pt/Al₂O₃催化劑樣品反應(yīng)活性隨溫度升高增加明顯，CO轉(zhuǎn)化率由2.5％升高至56％；而0.5％Pt/TiO₂催化劑樣品的催化活性明顯高于0.5％Pt/Al₂O₃催化劑樣品，當(dāng)溫度達(dá)到300℃時(shí)，0.5％Pt/TiO₂催化劑樣品的催化活性達(dá)到85％，然后隨著溫度的升高，其活性略有下降。

(c)反應(yīng)空速(GHSV)對(duì)催化劑反應(yīng)活性影響的試驗(yàn)

在常壓下考察反應(yīng)空速對(duì)Pt基催化劑活性的影響，分別將通過(guò)本實(shí)施例方法制得0.5％Pt/TiO₂催化劑樣品和0.5％Pt/Al₂O₃催化劑樣品裝填在催化劑活性評(píng)價(jià)裝置中，催化劑樣品裝填量為50mg，水/氣比為4：1，在300℃溫度條件下測(cè)試空速對(duì)催化劑活性的影響，制得如圖3所示的空速與CO轉(zhuǎn)化率折線圖。

由圖3所示可知，催化劑樣品的反應(yīng)活性隨著空速的增加而降低，空速由6000ml·g^-1·h^-1增加到20000ml·g^-1·h^-1，0.5％Pt/Al₂O₃催化劑樣品對(duì)CO轉(zhuǎn)化率從10％降到3％，0.5％Pt/TiO₂催化劑樣品對(duì)CO轉(zhuǎn)化率從85％降到45％。

綜上所述，通過(guò)本發(fā)明方法制得的Pt基催化劑在常壓下能夠?qū)崿F(xiàn)CO的變換反應(yīng)，且制得的Pt/TiO₂催化劑可以使CO變換效率達(dá)到80％以上，催化劑在使用前不需要進(jìn)行硫化處理，是一種非常有應(yīng)用前景的CO變換反應(yīng)催化劑材料。

上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，但凡采用本發(fā)明的設(shè)計(jì)原理，以及在此基礎(chǔ)上進(jìn)行非創(chuàng)造性勞動(dòng)而作出的變化，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。