[发明专利]一种水解‑氧化耦合法净化HCN的催化剂制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种水解-氧化耦合法净化HCN的催化剂制备方法及应用，属于工业废气净化领域。

背景技术

HCN是一种无色的有苦杏仁味的剧毒物质， HCN主要应用于电镀业（镀铜、镀金、镀银）、采矿业（提取金银）、船舱，制造各种树脂单体如丙烯酸树酯、甲基丙烯酸树酯等行业。在工业应用及其他工业生产过程中不可避免的产生HCN废气，HCN废气是工业废气中最为典型的“非常规”有毒有害污染物之一，我国《大气污染物综合排放标准》（GB 16297—1996）规定新污染源的最高排放浓度为仅1.9 mg/m³。HCN废气的存在不仅阻碍典型工业废气的净化和资源化，还严重影响环境质量，威胁人类健康。因此，去除HCN具有很重要的意义。

目前，国内外脱除工业废气中的HCN主要通过吸收、吸附、燃烧、催化水解、催化氧化等手段。吸收法是工业中应用最广泛，工艺最成熟的一种方法。该方法先将含有HCN的废气通过碱液进行吸收生成CN^-，然后对其中的CN^-进行处理。但这一处理方法效果不稳定，且CN^-转移到液相增大了环境风险。吸附法是采用吸附剂吸附HCN气体，以减少HCN排放浓度。但吸附法是物理分离过程，没有对HCN进行降解转化，如果不能对解吸产物进行处理，将不可避免产生二次污染。在采用吸附法时，某些气体组分会影响活性炭对HCN的吸附作用。当水蒸气体积含量超过50%时，活性炭对HCN就不再具有吸附作用。燃烧法主要针对HCN体积含量3~6%的高浓度HCN气体，以贵金属为催化剂活性组分，活性温度大于450℃，选择性差。催化氧化法是将HCN转化为HNCO、N₂、NO_x的形态，同样以贵金属为催化剂活性组分，活性温度范围150~250℃。目前水解法脱除气相HCN催化分解法的报道较少，有报道水解HCN生成氨。几种脱除HCN废气的方法各有特点，每种处理方法的优缺点及其适于处理的对象各不相同。

专利CN102872705A公开了一种液相法电芬顿氧化HCN的方法，该方法在电的作用下，将低浓度HCN氧化为NH₃和CO₂，该方法需要预处理去除废气中大部分HCN，处理工艺较为复杂，且要消耗较多电能。专利CN1404900A、CN1404904A、 CN1404905A和CN1416950A分别公开了以Pt、Rh、Pd为主的催化剂脱除HCN废气的方法，在空气气氛中于250~550℃温度下对HCN、NH₃和焦油等气体进行催化氧化，使HCN 氧化为无害的H₂O、CO₂、N₂，焦油一类物质氧化为CO₂ 和H₂O，NH₃氧化为N₂和H₂O，从而实现HCN废气的脱除，很明显，此类专利主要是针对以焦炉煤气为主的工业废气，这种催化剂均以价格比较昂贵的Pt、Rh、Pd等贵金属为活性组分，而且Pt催化剂用量大于90wt%，催化剂成本较高。专利CN1564710A公开了一种以TiO₂为载体的催化剂，负载了一种或多种重量至少为1%的碱金属。该专利涉及的催化剂主要用于同时水解去除热电联产设备放出的COS与HCN的混合气体，并且要求尽可能的避免CO₂、CH₃SH、HCOOH等副产物的生成，对催化反应过程要求较高。专利CN101050389A公开了一种煤制燃气中COS和HCN同时水解去除的方法，该催化剂以活性氧化铝为载体，负载过渡金属钴-钼，或铁-钼，镍-钼及碱性金属氧化物。但其仅处理50～60ppm的HCN，需要装填32.7 m³催化剂，而催化效率仅在80%以上，HCN的水解去除率较低。专利101475170A公开了一种CO₂原料气中脱除HCN的方法，所用的转化脱除HCN催化剂为以氧化铁为载体负载过渡金属锌-锰，或锌-铜，或锰-铜的催化剂。该方法HCN转化率>95%，但该催化剂很容易受硫化物中毒而失活，同时该催化剂载体选用氧化铁，载体成本相对较高。专利CN103657655A公开了一种利用超临界状态制备HCN水解催化剂的方法，以活性氧化铝、活性炭等固体为载体，与过渡金属硝酸盐在超临界或亚临界水中接触。该方法制备的催化剂活性组分分布均匀，HCN净化效率较高，缺点是涉及高压系统，设备费用较大。