[发明专利]二氯苯完全催化氧化消除催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于催化环保技术领域，特别涉及一种用于二氯苯完全催化氧化消除的催化剂及其制备方法。

背景技术

多氯代芳香烃有机污染物广泛地存在于城市垃圾焚烧废气、工业废气、电厂废气中，其中多氯二苯并对二恶英(PCDD) 和多氯二联苯呋喃(PCDF) 化学性质稳定、会在生物体内产生蓄积，属于高毒性的、致癌的、会对生态系统会造成持久的、积累性影响的有机污染物。因此，现在很多国家针对PCDD/PCDF 的排放制定了更加严格的环境法规。

由于从源头上消除污染尚不具备可能性，而采用后处理的方法消除多氯代芳香烃所带来的污染成为唯一可行的途径和方法。目前关于多氯代芳香烃的消除方法主要分为物理方法、生物方法和化学方法。其中化学方法又分为催化加氢脱氯法、光催化降解法和催化完全氧化法。催化燃烧具备操作温度低(250℃-550℃)、消除污染物浓度宽、产物(CO₂、HCl和H₂O) 选择性高等特点。因此，催化完全氧化法在消除易挥发性有机化合物方面得到了广泛的应用。

由于二噁英有剧毒性，所以在实验条件下一般采用氯苯、二氯苯或氯苯酚等前驱体作为模型分子对催化剂进行筛选和考察。早在20世纪40年代，国外就有人以二氯苯模拟二噁英污染物对其生物毒性和致突变、致畸性和致癌性进行了研究。

目前用于二噁英污染物催化氧化完全消除的催化剂主要包括贵金属催化剂、固体酸催化剂和过渡金属氧化物催化剂。其中过渡金属氧化物催化剂由于其价格低廉、性质相对稳定得到了广泛地研究。目前用于氯代烃低温催化氧化消除活性较好的过渡金属氧化物催化剂主要集中在V₂O₅-TiO₂-基催化剂、CaCO₃/-Fe₂O₃、Fe-Ca-Ox/TiO₂ 等。但是由于V₂O₅-TiO₂-基催化剂中V₂O₅ 具有毒性，容易造成二次污染，限制了它的应用；CaCO₃/-Fe₂O₃ 催化剂在有水的反应气氛中容易失活。除此之外，很多关于氯代烃完全催化氧化消除的催化剂在应用过程中会产生大量的多氯苯，造成污染更加严重。因此，开发价格低廉、高效环保、性质稳定的催化剂仍具有重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种二氯苯完全催化氧化消除的催化剂及其制备方法。

一种二氯苯完全催化氧化消除催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按照摩尔比一水合柠檬酸/(钴+锰)=0.50～0.70将一水合柠檬酸加入到0.1摩尔每升含钴盐和锰盐的混合溶液中，其中摩尔比Mn/(Co+Mn)=0.08-0.75，待一水合柠檬酸完全溶解后将混合溶液转移至旋蒸仪上，在20～50℃条件下旋蒸直到有胶质生成，然后升温至60～75℃过夜旋蒸，将得到的柠檬酸盐在80～110℃条件下干燥，350～600℃下焙烧2～4小时，即可得到锰掺杂的四氧化钴催化剂。

所述的钴盐为硝酸钴或氯化钴，所述的锰盐为硝酸锰或醋酸锰。

一种二氯苯完全催化氧化消除的催化剂，其特征在于，根据上述任一方法制备得到。

所述的二氯苯完全催化氧化消除的催化剂，其特征在于，反应活性顺序为：CoxMnyO₄(y/(x+y)=0.10)>CoxMnyO₄(0.14) >CoxMnyO₄(0.08)> CoxMnyO₄(0.18)> Co₃O₄>CoxMnyO₄(0.25)> CoxMnyO₄(0.50)。