一种铁基催化剂的制备方法及其应用与流程

本发明属于铁基催化剂领域，具体涉及一种铁基催化剂的制备方法及其应用。

背景技术：

1、原位热抽提技术是通过控制系统控制温度和加热时间而使得埋在待修复土壤中的加热井工作，将污染土壤加热至目标污染物的沸点以上，达到沸点后的污染物气化挥发。转化为气态后的污染物流动性提高，通过收集装置或捕获装置收集和捕获挥发的气态产物并对其进行净化处理，从而将目标污染物与土壤颗粒分离、去除。原位热抽提技术是治理有机污染土壤的有效技术，在治理的过程中土壤中的污染物并未被直接降解，而是转移到气相中。热脱附尾气中的主要成分包括载气、污染物有机质、热解产物和土壤颗粒等。这些物质若不进行有效处理处置而直接排放到大气中会对大气环境造成二次污染，影响周边的大气环境以及动植物生长。原位热抽提技术作为直接热脱附技术，热源与土壤直接接触，热能利用率高，且具有产生的尾气量大，尾气中污染物浓度低的特点，因此，尾气中有机物质的回收难度大，需采用破坏法进行处理。其中，多相催化氧化技术作为一项能够将吸收、催化、氧化三种破坏污染物的方式结合的技术，其能够在气-气、气-固、气-液、液-固、液-液等多相内完成有机废气的降解，对原位热抽提技术产生的废气进行有效治理。

2、催化剂作为多相催化氧化技术的核心物质，对污染物的降解起着至关重要的作用。铁碳催化剂作为多相催化氧化技术中最常用的催化剂，其内部存在微电解效应，增强了多相催化氧化内部存在的协同效应。但铁碳催化剂存在铁离子容易流失的问题，溶出的铁离子在ph较高的环境下易产生较多的沉淀物质(fe(oh)3)。而废气中的污染物，一般会用喷淋液喷洒到废气中，将气相中的污染物转移到液相中，再把清洁气体和含有污染物的液体分离的方式。沉淀物质(fe(oh)3)在气—液转变过程中，也会转移到液体中，增加了对液体的处理难度。这些沉淀物质在多孔催化剂表面生成，堵塞了孔洞导致孔隙率下降，或覆盖了催化剂表面的活性位点，造成了催化剂板结钝化问题，催化效果下降。目前对铁碳催化剂的改性方法复杂，负载的组分多，且开发的催化剂大多为粉末状，容易流失，不适合多相催化氧化技术对有机污染场地原位热抽提废气的治理。

技术实现思路

1、因此，本发明要解决的技术问题在于多相催化氧化技术传统使用的铁碳催化剂存在铁离子容易流失的问题，溶出的铁离子在ph较高的环境下易产生较多的沉淀物质，增加了对喷淋液处理的难度，还会导致催化剂的板结钝化，催化效果下降。

2、为了解决上述技术问题，本发明提供一种铁基催化剂的制备方法，包括如下步骤：

3、(1)先将活性炭颗粒经柠檬酸预处理，再在去离子水中清洗，最后过滤干燥。

4、(2)将cu(no3)2、fe(no3)3和去离子水混合在一起，制备浸渍液；

5、(3)将经过步骤(1)预处理之后的活性炭颗粒加入到步骤(2)得到的浸渍液中，搅拌2～3小时，得到混合物；

6、(4)将氨水加入到混合物中，直至无沉淀物析出，得到混合液；

7、(5)将得到的混合液进行1h的固液离心分离，将得到的固体混合物采用去离子水清洗，得到催化剂前驱体；

8、(6)将得到的催化剂前驱体干燥后得到铁基催化剂。

9、优选的，所述活性炭颗粒为圆柱状，粒径为4～8mm，比表面积为900～1050m3/g，灰分含量<4.5％，水分含量<8％。

10、优选的，步骤(1)柠檬酸预处理方式：采用浓度为5％的柠檬酸于75℃恒温水浴中加热1h后过滤。

11、优选的，所述氨水的体积比浓度为1：1。

12、优选的，所述铁基催化剂中fe和cu的的质量比为2:1。

13、本发明中铁基催化剂用于多相催化氧化塔中，治理有机污染场地原位热脱附抽提的废气。

14、本发明技术方案，具有如下有益效果：

15、本发明提供的铁基催化剂在制备过程中采用经柠檬酸预处理后的活性碳为载体，改变催化剂表面的官能团种类和数量。以氨水作为还原剂，将铁为主要的活性物质，铜作为助剂负载其上，经干燥后制得铁基催化剂，用于多相催化氧化塔中，实现对有机污染场地原位热脱附抽提气体中有机物的降解。该方法制备过程简单，成本低廉，易于工业化生产，改善了传统铁碳催化剂在使用过程中铁离子易流失的问题，避免溶出的铁离子在ph较高的环境下易产生较多的沉淀物质，从而避免出现沉淀物质增加对喷淋液处理的难度和催化剂板结钝化，催化效果下降的问题，延长了催化剂的使用寿命，提升了多相催化氧化塔对有机污染物的治理效果。

技术特征：

1.一种铁基催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种铁基催化剂的制备方法，其特征在于，所述活性炭颗粒为圆柱状，粒径为4～8mm，比表面积为900～1050m3/g，灰分含量<4.5％，水分含量<8％。

3.根据权利要求1所述的一种铁基催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)柠檬酸预处理方式：采用浓度为5％的柠檬酸于75℃恒温水浴中加热1h后过滤。

4.根据权利要求1所述的一种铁基催化剂的制备方法，其特征在于，所述氨水的体积比浓度为1：1。

5.根据权利要求1所述的一种铁基催化剂的制备方法，其特征在于，所述铁基催化剂中fe和cu的的质量比为2:1。

6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法制备的铁基催化剂的应用，用于多相催化氧化塔中，治理有机污染场地原位热脱附抽提的废气。

技术总结
本发明属于催化剂领域，具体涉及一种铁基催化剂的制备方法及其应用，采用经柠檬酸预处理后的活性碳为载体，改变催化剂表面的官能团种类和数量。以氨水作为还原剂，将铁为主要的活性物质，铜作为助剂负载其上，经干燥后制得铁基催化剂，用于多相催化氧化塔中，实现对有机污染场地原位热脱附抽提气体中有机物的降解。该方法制备过程简单，成本低廉，易于工业化生产，改善了传统铁碳催化剂在使用过程中铁离子易流失的问题，避免溶出的铁离子在pH较高的环境下易产生较多的沉淀物质，从而避免出现沉淀物质增加对喷淋液处理的难度和催化剂板结钝化，催化效果下降的问题，延长了催化剂的使用寿命，提升了多相催化氧化塔对有机污染物的治理效果。

技术研发人员：沈逍江,钱晓辉,卢超
受保护的技术使用者：浙江亿可利环保科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6