从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，特别涉及一 种配合使用阴离子交换树脂，以回收废弃选择性催化还原催化剂中的钒及钨的方法。
【背景技术】
[0002] 选择性催化还原（Selective catalytic reduction, SCR)法为目前处理空气污染 物氮氧化物（NOx)的主流技术。选择性催化还原法中所使用的催化剂（以下简称SCR催化 齐Li)包含以陶瓷做成的载体（carrier),及鹤氧化物（WO 3)、|凡氧化物（V2O5)等活性物质。使 用后的SCR催化剂因活性降低无法再使用而成为废弃SCR催化剂，废弃SCR催化剂因本身 含有钒及钨等重金属，若随意弃置会导致重金属污染环境，反而衍生更多环境污染问题。且 废弃SCR催化剂中的钒及钨等金属若无法回收，也是一种地球资源的浪费。因此如何从废 弃SCR催化剂中分离出钒及钨，避免钒及钨污染环境并使所述金属能够回收再利用，也是 此领域人员研究的重要课题。
[0003] 台湾专利申请1295691公开一种废脱硝催化剂资源再生方法，是从废脱硝催化剂 中分离出钒及钨：包括以下步骤：将废脱硝催化剂研磨至50目（mesh)的大小，再添加与废 脱硝催化剂等量的Na 2CO3与废脱硝催化剂混合，在800°C焙烧2小时，再将焙烧后的固体产 物以水浸渍，得到含钒及钨金属的浸渍液；在所述浸渍液中添加亚硫酸钠，并以硫酸调整所 述浸渍液的PH值至0. 5后，使用溶剂萃取所述浸渍液，以将浸渍液中的钨金属萃取至油相， 而钒金属则留在水相，得到含钨金属的油相及含钒金属的水相。再以反萃取方式萃取所述 含钨金属的油相，使钨金属反萃取至水相，得到含钨金属的水相。最后使用晶析法使所述含 钒金属的水相结晶析出NH 4VO3，使用沉淀法使所述含钨金属的水相沉淀析出NH4WO4 · 3H20。
[0004] 所述台湾专利申请的方法虽可达到不错的钨回收率，但操作步骤繁琐（需萃取后 再反萃取），所使用的萃取剂[三辛基胺（trioctylamine)]成本高，如此繁复又高成本的回 收方式，将降低相关业者回收废弃SCR催化剂中钒及钨的意愿，甚至导致业者随意弃置废 弃SCR催化剂反而污染环境。且所述方法还需再额外处理萃取废液，所述方法使用的萃取 剂本身会微溶于水相，加上所述方法若萃取及反萃取的时间控制不当，也会导致所述萃取 剂微溶于水相，增加处理萃取废液的困难度，不只会增加处理萃取废液的成本，若萃取废液 处理不当也会造成环境污染。
[0005] 由以上可知，选择性催化还原法可有效处理氮氧化物，对空气污染的防治有很大 的助益，但所产生的废弃SCR催化剂若处理不当，反而会造成环境污染及地球资源的浪费， 因此若能开发出一种可兼顾高的金属（钒及钨）回收率、成本低、步骤简单，又不会污染环 境的从废弃SCR催化剂中回收钒及钨的方法，方能有效地全面保护环境。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法， 此方法不会污染环境又可有效从废弃SCR催化剂中回收钒及钨。
[0007] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，包含：
[0008] 提供包括钒源及钨源的废弃选择性催化还原催化剂；
[0009] 前处理步骤，包括焙烧步骤及浸渍步骤：
[0010] 所述焙烧步骤是将所述废弃选择性催化还原催化剂与焙烧剂混合并进行焙烧处 理，以形成经焙烧处理的选择性催化还原催化剂，所述钒源及钨源分别与所述焙烧剂进行 反应而形成钒盐及钨盐，及
[0011] 所述浸渍步骤是将所述经焙烧处理的选择性催化还原催化剂浸渍于可溶解所述 焙烧处理所形成的所述钒盐及钨盐的液体中，以溶解所述钒盐及钨盐而形成浸渍液；
[0012] 去除杂质步骤，去除所述浸渍液中的杂质，以形成纯化的浸渍液；及
[0013] 离子交换步骤，将所述纯化的浸渍液的pH值范围调整为1至3,形成待分离液，以 阴离子交换树脂分离所述待分离液中的钒盐及钨盐，得到含钒的溶液，及含钨的阴离子交 换树脂。
[0014] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，当所述待分离液的pH 值范围为3时，所述阴离子交换树脂与所述待分离液接触的时间不超过4小时。
[0015] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，所述待分离液的pH 值范围为小于3。
[0016] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，所述焙烧处理是碱焙 烧法。
[0017] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，所述焙烧剂选自于碳 酸钠、氢氧化钠或氯化钠。
[0018] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，所述去除杂质步骤包 括调整pH值步骤，其使所述浸渍液的pH值范围调整为7. 5至9. 5。
[0019] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，所述去除杂质步骤还 包括加热步骤，其是于所述调整PH值步骤后，在温度范围为30°C至KKTC下加热所述浸渍 液。
[0020] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，所述阴离子交换树脂 选自于季铵盐型、叔铵盐型、仲铵盐型。
[0021] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，还包含钒析出步骤， 其是于所述离子交换步骤后，从所述含钒的溶液中析出含钒的沉淀物。
[0022] 本发明从废弃选择性催化还原催化剂中回收钒及钨的方法，还包含钨析出步骤， 其是于离子交换步骤后，使钨离子自所述含钨的阴离子交换树脂中脱附并形成含钨的溶 液，以及从所述含钨的溶液中析出含钨的沉淀物。
[0023] 本发明的有益效果在于：通过依序进行焙烧步骤、浸渍步骤、去除杂质步骤及离子 交换步骤，成功地从废弃的SCR催化剂中分离回收钒及钨，并因采用所述离子交换步骤，而 可于不造成环境污染下提升钒及钨的回收率。
【具体实施方式】
[0024] 于本发明中，所使用的选择性催化还原催化剂（以下简称SCR催化剂）并无特别 限制，现有及市售的SCR催化剂皆适用于本发明的方法。于SCR催化剂中，所述钒源更具体 地说是钒氧化物，例如为V2O5，所述钨源更具体地说是钨氧化物，例如为wo3。
[0025] 以下将分别就各处理步骤进行详细说明：
[0026] 《前处理步骤》
[0027] 所述前处理步骤包括焙烧步骤，及在焙烧步骤后的浸渍步骤。若不先进行所述焙 烧步骤，虽也可使所述废弃SCR催化剂直接进行浸渍步骤使钒源及钨源溶解，但浸渍效率 较低，在此情况下，需通过高温高压设备，并使用高浓度的酸液或碱液方能达到理想的浸渍 效率。本发明方法在浸渍步骤前先进行焙烧步骤，除了能获得优良的浸渍效率，也不需使用 高温高压设备及高浓度酸液或碱液。
[0028] [焙烧步骤]
[0029] 所述焙烧步骤是先将所述废弃SCR催化剂与焙烧剂混合后，进行焙烧处理，以形 成经焙烧处理的废弃SCR催化剂，所述钒源及钨源分别与所述焙烧剂进行反应而形成钒盐 及鹤盐。
[0030] 于本发明中，适用的焙烧处理为碱焙烧法或硫酸化焙烧法。其中，硫酸化焙烧法虽 能得到与碱焙烧法相同的效果，但在焙烧过程中会产生有毒的硫氧化物，故以碱焙烧法较 佳。
[0031] 当采用的是硫酸化焙烧法时，所述焙烧剂例如但不限于：二氧化硫等。当使用碱焙 烧法时，所述焙烧剂例如但不限于：碳酸钠、氢氧化钠或氯化钠等。在本发明的具体例中，所 述焙烧剂是碳酸钠，所形成的钒盐为NaVO 3，所形成的钨盐为Na2W04。
[0032] [浸渍步骤]
[0033] 所述浸渍步骤是将所述经焙烧处理的废弃SCR催化剂浸渍于可溶解所述焙烧处 理所形成的所述钒盐及钨盐的液体中，以溶解所述钒盐及钨盐而形成浸渍液。
[0034] 所述可溶解所述钒盐及钨盐的液体视所述钒盐及钨盐的种类做选择。于本发明的 具体例中，所述钒盐为NaVO3，所述钨盐为Na2WO4，只要能溶解NaVO 3及Na2WO4的任何溶剂皆 适用，而于具体例中使用去离子水。
[0035] 《去除杂质步骤》
[0036] 所述去除杂质步骤，是去除所述浸渍液中的杂质，以形成纯化的浸渍液。在进行所 述离子交换步骤前先去除所述浸渍液中的杂质，可提升后续离子交换步骤中钒的回收率及 钨的回收率，并可提升最后产物（以本发明的具体例而言，为钒酸铵及钨酸铵）的纯度。
[0037] 所述去除杂质步骤的具体方式视杂质种类及配合后续离子交换步