专利名称：一种用于氯代脂肪烃类低温催化燃烧消除的方法
技术领域：
本发明属于催化燃烧环境保护技术领域，特别涉及到一种用于易挥发性氯代脂肪烃类低温催化燃烧消除的方法。
背景技术：
含氯易挥发性烃类不仅能够对人类的健康造成严重的危害，对生物系统也能够造成持久的、积累性的影响，而且可以破坏大气臭氧层。联合国环境项目国际条约中有12个列为首位的持久性的有机污染物都是含氯的有机化合物。含氯易挥发性烃类分芳香烃氯化物，如氯苯、二氯苯，以及非芳香脂肪烃类氯化物，如二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯甲烷和多氯甲烷等，前者产生于氯基氧化剂的木纸浆的漂白、含氯化合物的热处理及金属的回收；后者主要产生于氯碱工业氧氯法制备氯乙烯过程、制革、洗涤、制药等行业。由于上述产生氯化物的过程都是涉及到现阶段国计民生的工业，大量含氯化合物的排放是不可避免的。因此，目前还不具备从源头上消除含氯易挥发性烃类所造成的污染可能性。而采取后处理的方法消除含氯易挥发性烃类所带来的污染成为唯一可行的途径和方法。近几年来，对易挥发性有机化合物(VOCs)的综合治理受到了越来越广泛的关注。 热力燃烧、催化燃烧以及吸附等方法是消除这些污染物的常用方法。但是热力燃烧需要在较高的温度(ιοοο )下进行，能耗大，而且该法在处理含氯烃类方面还可能导致更高毒性的二噁英(Dioxins)污染物，如多氯二苯并二噁英(PCDD)和多氯二苯并呋喃(PCDF)。作为有机污染物常用方法之一的吸附法对于低浓度污染物的处理效果并不理想，其吸附效率极低。对于易挥发性含氯代烃类的消除，最近相继提出了多种新颖的方法，如生物学处理、光催化降解、加氢脱氯等。但是这些方法不是在技术上存在缺陷，就是处理费用高昂，大多都处于实验室研究状态，不易实现工业化、产业化。催化燃烧消除有机化合物的污染是一种节能、经济、有效的处理方法，与热力燃烧相比，它具有燃烧温度低、停留时间短、所需反应器小、二次污染少等优点。因此，催化燃烧在消除易挥发性有机化合物方面得到了广泛的应用。
发明内容
本发明的目的在于公开一种用于易挥发性氯代脂肪烃类低温催化燃烧方法，该方法以氧化铝负载的氧化钌为燃烧催化剂，其活性高、副产物少、不造成二次污染、抗氯中毒能力强、催化剂寿命长，特别适用于完全催化燃烧消除含卤素有机化合物，尤其是易挥发性含氯烃类污染物。本发明提供了一种用于易挥发性氯代脂肪烃类低温催化燃烧消除的催化剂，该催化剂主要由氧化铝和氧化钌构成，其中氧化钌的含量为0. 5 3%，其余为氧化铝。氧化铝负载的氧化钌催化剂的制备可以采用本领域公知的浸渍法，氧化铝为市售商品，氧化钌的前驱体选自氯化钌；氧化铝负载的氧化钌催化剂的制备也可以采用共沉淀方法，氧化铝的前驱体选自硝酸铝、氧化钌的前驱体选自氯化钌。
本发明提供了一种用于完全催化燃烧消除环境中易挥发性氯代脂肪烃类污染物的方法，其特征在于，在催化剂存在下，采用作为氧化剂的空气带入反应器，在潮湿的空气存在下，使含氯易挥发性烃类在催化剂的作用下完全燃烧，转化成为二氧化碳、氯化氢和氯气。完全燃烧尾气可以采用稀碱溶液吸收(氯化氢/氯气等酸性气体)后放空；反应压力为0. 1 IMpa，优选0. 1 0. 5Mpa，尤其是0. IMpa，接近常压，温度为 100 400°C，优选为150 350°C，尤其是300°C ；催化剂的用量，须足以使氯代脂肪烃类在空气的存在情况下，转化成二氧化碳和氯化氢，一般情况下，氯废气中氯代脂肪烃类的浓度为0. 05 0. 6V0l%，每克催化剂处理废气量为每小时8 32L。采用本发明的方法，在空气中，在较低的反应温度下，在催化剂的存在下，可长时间稳定地将废气中的氯代脂肪烃类转化成为二氧化碳和氯化氢，催化剂的活性不降低。本发明提供的催化剂具有制备工艺简单、价格低廉、催化活性高、抗氯中毒能力强、寿命长等特点；技术路线方便实用，可以广泛用于化学工业废气中的氯代烃类污染物的催化燃烧消除。
具体实施例方式实施例1将市售的RuCl3 ·3Η20配置成20g/L的水溶液，将150mL该溶液加入到300mL去离子水中，配置成浸渍液。将该浸渍液倒入300g市售的氧化铝粉末中，搅拌均勻，室温空气中静止10小时，置于110°C烘箱进行干燥12小时，再放入马弗炉中焙烧，其具体焙烧过程为 30°C开始加热，以4°C /min的升温速率进行程序升温，在550°C维持4h，得到氧化铝负载的氧化钌量为Iwt %催化剂(lwt% RuAI2O3IM)。实施例2按实施例1同样的方法制备氧化铝负载的氧化钌量为3wt%催化剂(3wt% Ru/ Al2O3-IM)。实施例32200g Al (NO3) ·3Η20溶解在IOL去离子水中，加入实施例1中配置的RuCl3 ·3Η20 水溶液150mL，氨水8L，搅拌3小时，空气中室温静置过夜，再用去离子水洗涤，使悬浮体显中性。室温空气中静止10小时，置于110°C烘箱进行干燥12小时，再放入马弗炉中焙烧，其具体焙烧过程为30°C开始加热，以4°C /min的升温速率进行程序升温，在550°C维持4h， 得到氧化铝负载的氧化钌量为催化剂(lWt% Ru/A1203-CP)。实施例42200g Al (NO3) ·3Η20溶解在IOL去离子水中，加入实施例1中配置的RuCl3 ·3Η20 水溶液450mL，氨水8L，搅拌3小时，空气中室温静置过夜，再用去离子水洗涤，使悬浮体显中性。室温空气中静止10小时，置于110°C烘箱进行干燥12小时，再放入马弗炉中焙烧，其具体焙烧过程为30°C开始加热，以4°C /min的升温速率进行程序升温，在550°C维持4h， 得到氧化铝负载的氧化钌量为3wt%催化剂(3wt% Ru/A1203-CP)。实施例5所有催化剂二氯甲烷燃烧活性评价在固定床(内径IOOmm石英)中进行，催化剂的用量为200g，温度采用K型热电偶自动控制。二氯甲烷采用SY-02双柱塞微量泵(北京东方科学仪器厂制造)注射进入汽化室。总流量采用质量流量计控制，二氯甲烷的浓度控制在0. Ivol %，每克催化剂每小时处理废气的量为16L，经反应器的气体线速度为IOOOm/ h。反应压力为0. IMpa，二氯甲烷的转化率与反应温度的关系见表1，表中Tlw、！^pT9M分别为转化率达到10^^50^^98%时所需的反应温度。主要反应产物为二氧化碳、氯化氢和微量的氯气。表1不同催化剂上二氯甲烷催化燃烧性能
[002权利要求
1.一种完全催化燃烧消除环境中易挥发性氯代脂肪烃类污染物的方法，其特征在于， 在催化剂存在下，采用作为氧化剂的空气带入反应器，在潮湿的空气存在下，使含氯易挥发性烃类在催化剂的作用下完全燃烧，转化成为二氧化碳、氯化氢和少量氯气。完全燃烧尾气可以采用稀碱溶液吸收(氯化氢/氯气等酸性气体)后放空；反应压力为0. 1 IMpa，优选0. 1 0. 5Mpa，尤其是0. IMpa，接近常压，温度为100 400°C，优选为150 350°C，尤其是300°C ；催化剂的用量，须足以使含氯易挥发性有机化合物在潮湿空气的存在情况下，转化成二氧化碳和氯化氢，一般情况下，含氯易挥发性有机化合物废气中污染物的浓度为0. 05 5V01%，每克催化剂处理废气量为每小时8 32L ；所说的催化剂主要由氧化铝负载的氧化钌构成，其中氧化钌含量为0. 5 3% (重量)，其余为氧化铝。
2.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于采用本领域公知的浸渍法负载氧化钌，其中氧化铝为市售商品，氧化钌的前驱体选自氯化钌。
3.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于采用本领域公知的共沉淀方法，氧化铝的前驱体选自硝酸铝，氧化钌的前驱体选自氯化钌。
4.根据权利要求1所述的催化剂可广泛用于工业废气、废物、废水中含氯易挥发性有机化合物的低温催化燃烧消除，尤其是工业废气中的易挥发性二氯甲烷污染物。
全文摘要
本发明公开了一种完全催化燃烧消除环境中易挥发性氯代脂肪烃类污染物的方法。该方法以氧化铝负载的氧化钌为燃烧催化剂，采用作为氧化剂的空气带入反应器，在潮湿空气的存在下，使氯代脂肪烃类在催化剂的作用下完全燃烧，转化成为二氧化碳、氯化氢和少量氯气，完全燃烧尾气可以采用稀碱溶液吸收(氯化氢/氯气等酸性气体)后放空。本发明所用催化剂活性高，无副产物生成，不造成二次污染，抗氯中毒能力强，催化剂寿命长，特别适用于低温完全催化燃烧消除含卤素有机化合物，尤其是易挥发性氯代脂肪烃类污染物。
文档编号F23G7/00GK102353065SQ20111017970
公开日2012年2月15日 申请日期2011年6月28日 优先权日2011年6月28日
发明者冉乐, 戴启广, 李到, 王争一, 王幸宜 申请人:华东理工大学