本发明涉及一种利用废SCR催化剂制备蜂窝VOCs催化剂的方法。
背景技术：
随着国家对大气污染治理要求越来越严格，选择性催化还原技术（SCR）已成为脱硝工程中最成熟的技术，其中SCR催化剂是核心。催化剂在运行过程中，烟气中的高含量灰分中的重金属污染物、碱（土）金属、二氧化硫及等物质，造成SCR催化剂中毒、磨损、堵塞，使的催化剂脱硝性能下降，无法满足使用。因此产生了废SCR催化剂，由于废SCR中含有大量的重金属，属于危险废物HW50的范畴，处理费用高。
废SCR催化剂是由模块化的结构，有着很大接触面积，含有大量钛、钨和钒以及硅、铝、钙等氧化物，因此，废SCR催化剂仍有一定催化能力，可以用于其他催化体系之中。
VOCs是指沸点在50-260℃、室温下饱和蒸气压133.3pa的易挥发有机化合物烃类、氯代烃、芳香烃、多环芳香烃等。主要来自石油化工、印刷、喷漆、机动车等排放的废气。该类有机物废气对人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，造成急性和慢性中毒，可致癌。为了消除这种剧毒性污染物，开发了很多相关处理技术，其中催化法是一种比较高效的方法。VOCs催化燃烧技术中的催化剂主要包括贵金属、分子筛和过渡金属氧化物催化剂。目前，过渡金属V、Cu、Mn、Fe、Co及La的氧化物因其成本低、稳定性和抗硫中毒性好，受到人们欢迎。专利201810003889.7以蜂窝陶瓷基体为骨架，氧化铝为涂层Co、La和Ce为活性组分制备了VOCs催化燃烧的催化剂，温度为350℃时，甲苯转化率为93.67％-95.97％，乙酸乙酯转化率为92.65％-95.64％。专利CN201711289741.6以蜂窝陶瓷载体，涂覆稀土氧化铝层，以Pt、Pd、Rh、Cu、 Fe、Mn、Co七种物质的混合物为活性组分制备了VOCs燃烧催化剂，分层涂覆操作方便快捷以及涂覆一致性。专利CN201710964536.9的VOCs催化剂以具有三维多孔蜂窝骨架结构的三三元固溶体Cex-Zry-Ti1-x-y-O2为涂层，以Co和Ce复合氧化物为活性组分。以上专利催化剂虽能催化燃烧VOCs，但是制备过程复杂，并且都是以蜂窝陶瓷为载体，涂覆活性组分及助剂。活性物质容易脱落，分散不均匀，催化燃烧VOCs效率低，且成本较高。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种利用废SCR催化剂制备蜂窝VOCs催化剂的方法，实现了废SCR催化剂的资源最大化利用，降低生产成本，且活性物质分散均匀、不易脱落，有利于提高催化VOCs的效率。
为实现上述目的，本发明提供一种利用废SCR催化剂制备蜂窝VOCs催化剂的方法，包括如下步骤：
1）通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理20-40min,所述抽真空吸尘装置的真空度为200-235mbar,风量为200-265m3/h；
2）将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.1-0.5mol/l酸液中清洗10-20min，去离子水中漂洗3-5min，再将废SCR催化剂模块置入0.1-0.5mol/l碱液中清洗10-20min，去离子水中漂洗3-5min；
3）将清洗后的废SCR催化剂模块放入热风炉内进行干燥，干燥温度为130-180℃，干燥时间为3-5h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50≤5μm的SCR催化剂粉体；
4）将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：（10-17）：（0.5-1.5）：（0.5-0.8）混合均匀后进行捏合、挤出成型、干燥和煅烧，得到用于催化VOCs的蜂窝状催化剂。
优选的，步骤4）中所述活性物质前驱体为偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰，且偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰以重量比计为(2-4):(3-5):(5-8)。
优选的，步骤4）中所述粘合剂为甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羟乙基纤维素中的一种。
优选的，步骤4）中所述润滑剂为桐油、丙三醇、油酸、硬脂酸中的一种。
优选的，步骤2）中所述酸液为硫酸、硝酸、醋酸、草酸中的一种或几种的混合物。
优选的，步骤2）中所述碱液为氢氧化钠、氢氧化钙、氢氧化钾、氨水中的一种或几种的混合物。
本发明的优点和有益效果在于：本发明的制备过程简单，活性物质分散均匀、不易脱落，有利于延长催化寿命，以及提高催化VOCs的效率；并且，实现了废SCR催化剂的资源最大化利用，减少环境污染、降低生产成本，具有较好的经济和应用价值。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种利用废SCR催化剂制备蜂窝VOCs催化剂的方法，包括如下步骤：
1）通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理20min,所述抽真空吸尘装置的真空度为235mbar,风量为265m3/h；
2）将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.5mol/l硫酸溶液中清洗10min，去离子水中漂洗5min，再将废SCR催化剂模块置入0.1mol/l氢氧化钠溶液中清洗10min，去离子水中漂洗5min；
3）将清洗后的废SCR催化剂模块放入热风炉内进行干燥，干燥温度为180℃，干燥时间为3h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50=4.54μm的SCR催化剂粉体；
4）将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：10：0.5：0.5混合均匀后进行捏合、挤出成型、干燥和煅烧，得到用于催化VOCs的蜂窝状催化剂；其中，活性物质为偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰，且偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰以重量比计为2:3:5；粘结剂为甲基纤维素，润滑剂为桐油。
实施例2
一种利用废SCR催化剂制备蜂窝VOCs催化剂的方法，包括如下步骤：
1）通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理40min,所述抽真空吸尘装置的真空度为200mbar,风量为200m3/h；
2）将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.1mol/l硝酸溶液中清洗20min，去离子水中漂洗3min，再将废SCR催化剂模块置入0.5mol/l氢氧化钙溶液中清洗20min，去离子水中漂洗3min；
3）将清洗后的废SCR催化剂模块放入热风炉内进行干燥，干燥温度为130℃，干燥时间为5h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50=4.23μm的SCR催化剂粉体；
4）将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：17：1.5：0.8混合均匀后进行捏合、挤出成型、干燥和煅烧，得到用于催化VOCs的蜂窝状催化剂；其中，活性物质为偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰，且偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰以重量比计为4:5:8；粘合剂为羟丙基甲基纤维素，润滑剂为丙三醇。
实施例3
一种利用废SCR催化剂制备蜂窝VOCs催化剂的方法，包括如下步骤：
1）通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理40min,所述抽真空吸尘装置的真空度为235mbar,风量为265m3/h；
2）将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.5mol/l醋酸溶液中清洗15min，去离子水中漂洗5min，再将废SCR催化剂模块置入0.1mol/l氢氧化钾溶液中清洗10min，去离子水中漂洗5min；
3）将清洗后的废SCR催化剂模块放入热风炉内进行干燥，干燥温度为150℃，干燥时间为3h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50=4.54μm的SCR催化剂粉体；
4）将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：14：0.5：0.5混合均匀后进行捏合、挤出成型、干燥和煅烧，得到用于催化VOCs的蜂窝状催化剂；其中，活性物质为偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰，且偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰以重量比计为4:5:5；粘结剂为羟乙基纤维素，润滑剂为油酸。
实施例4
一种利用废SCR催化剂制备蜂窝VOCs催化剂的方法，包括如下步骤：
1）通过抽真空吸尘装置对废SCR催化剂模块进行吸尘处理30min,所述抽真空吸尘装置的真空度为235mbar,风量为200m3/h；
2）将吸尘后的废SCR催化剂模块置入0.5mol/l草酸溶液中清洗15min，去离子水中漂洗5min，再将废SCR催化剂模块置入0.3mol/l氨水溶液中清洗10min，去离子水中漂洗5min；
3）将清洗后的废SCR催化剂模块放入热风炉内进行干燥，干燥温度为150℃，干燥时间为3h，再将干燥后的废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50=4.12μm的SCR催化剂粉体；
4）将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：16：1：0.6混合均匀后进行捏合、挤出成型、干燥和煅烧，得到用于催化VOCs的蜂窝状催化剂；其中，活性物质为偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰，且偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰以重量比计为4:5:7；粘结剂为羟丙基甲基纤维素，润滑剂为硬脂酸。
对比例1
一种利用废SCR催化剂制备蜂窝VOCs催化剂的方法，包括如下步骤：
1）将废SCR催化剂模块采用雷蒙磨进行粉碎，得到粒度d50=4.54μm的SCR催化剂粉体；
2）将得到的SCR催化剂粉体与活性物质、粘结剂和润滑剂以重量比计为100：10：0.5：0.5混合均匀后进行捏合、挤出成型、干燥和煅烧，得到用于催化VOCs的蜂窝状催化剂；其中，活性物质为偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰，且偏钒酸铵、硝酸铜和硝酸锰以重量比计为2:3:5；粘合剂为甲基纤维素，润滑剂为桐油。
催化剂性能测试
将实施例1-4以及对比例1制得的蜂窝VOCs催化剂在空速20000h-1，氧含量20%,甲苯浓度为2000ppm，N2为平衡气的相同试验条件下用GC9800型气相色谱在线检测进出口浓度，检测结果见表1。
表1 催化剂性能检测结果
从表1可以看出，实施例1-4制得的VOCs催化剂催化VOCs的效率都优于对比例1。可见本发明制备的蜂窝VOCs催化剂有效的提高了催化VOCs的效率。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。