[发明专利]泡沫金属负载的抗水性一氧化碳催化剂的制备方法

说明书

本公开提供了一种泡沫金属负载的抗水性一氧化碳催化剂的制备方法，包括：对泡沫金属进行预处理；将预定量的预定浓度的Cu(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;、Mn(NOsubgt;3/subgt;)subgt;2/subgt;和SnClsubgt;4/subgt;溶液进行混合，然后加入预定量的Nasubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;或NaHCOsubgt;3/subgt;或Ksubgt;2/subgt;COsubgt;3/subgt;或KHCOsubgt;3/subgt;溶液，直到溶液的pH值达到7～12的范围，加入预处理后的泡沫金属，得到混合溶液；对混合溶液进行加热；在混合溶液中加入助剂，其中，助剂为分散剂、粘结剂、酸溶液和碱溶液中的一种或多种；以及密封搅拌及静置后，对得到的沉淀物进行离心、洗涤和干燥处理，并且将干燥后的沉淀物进行焙烧，以得到泡沫金属负载的抗水性一氧化碳催化剂。

技术领域

本公开涉及工业过程排放物的处理方法，具体涉及一种泡沫金属负载的抗水性一氧化碳催化剂的制备方法。

背景技术

钢铁烧结烟气一氧化碳(CO)含量高，通常浓度可达6000-20000ppm(7500-25000mg/m³)，但目前尚未有具体净化手段或明确环保指标及监管措施对烧结烟气CO进行减排管控。烟气CO直接排空，导致钢厂内部及相关区域环境大气中CO浓度水平普遍偏高。CO是剧毒气，当空气中CO含量达到12000ppm时，会在1-3min内致人死亡。国家《工业企业设计卫生标准》(TJ 36-1979)中要求居住区大气中有害物质的最高CO容许浓度为3.00mg/m³(2.4ppm，一次值)；《职业性接触毒物危害程度分级》(GBZ 230-2010)中职业接触限值最高CO容许浓度为20mg/m³(16ppm)。

开发针对烧结烟气中CO的高效净化脱除技术较为迫切。烧结烟气流量大(100-200万m3/h)、温度较低(50-130℃)、湿度高(RH90％)，成分复杂，高效且适配的CO净化技术有限。在众多方法中，基于促进CO与烟气中O₂(浓度约15％)反应转化形成CO₂原理的低温催化氧化法因净化效率高、操作温度低、易于操作和环境友好等特点而备受青睐。然而，催化剂的长期应用实践证实，较低操作温度会造成较低催化效率，高湿度则会导致常见贵金属基或非贵金属基催化剂严重失活，复杂烟气成分亦会进一步加剧催化剂的失活速率。此外，大流量烟气会在有限催化剂填装占地空间条件下引起较大的风阻，提高风机能耗；对应较高速气流的长期冲击则会引起成型催化剂粉化，被吹入管路中造成堵塞问题。因此，在烧结烟气严苛条件下保持催化剂催化活性及机械性能的长期稳定，并同时兼顾解决能耗、占地、管路堵塞等工程问题，成为当前烧结烟气CO低温催化氧化技术应用所面临的最大挑战。

CO的消除主要有两类方法：物理法和化学法。物理法主要包括变压吸附法、高温金属膜分离法、低温聚合物膜分离法和溶剂吸收法；化学法主要有低温变换反应法、甲烷化反应法和催化氧化法。在众多方法中，催化氧化法因具有操作温度低、燃烧效能高和环境友好等特点被认为是最有效的一种方法。

在一氧化碳的选择性氧化反应中，研究较多的催化剂有金、铂和铑等贵金属体系，但由于储量有限和成本较高限制了此类催化剂的发展。目前广泛用于净化CO净化的主要由霍加拉特颗粒催化剂与铂、钯等贵金属整体式催化剂。霍加拉特催化剂极其怕水，使用时需要配用大量干燥剂；铂、钯贵金属整体式催化剂具有较好的抗水性，但是成本高，使用温度一般需要300℃以上，且贵金属易烧结失活。该类催化剂具有优异的催化活性及稳定性，但是价格昂贵；非贵金属一氧化碳催化剂主要为霍加拉特剂，矿井避难洞室以及其他密闭空间普遍采用将大量霍加拉特催化剂放在通风管道中的方式进行一氧化碳气体净化，这种净化方式对一氧化碳净化效率极低、并造成催化剂浪费。因此研究一种用于一氧化碳净化的非贵金属整体式催化剂具有重要社会意义。