[发明专利]一种陶瓷膜脱硝脱二噁英催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以污泥和钢渣为原料的陶瓷膜脱硝脱二噁英催化剂及其制备方法，属废弃产品资源化利用和环保催化领域。该催化剂以炼钢工业排出的污染性钢渣、城市污水处理厂的居民生活污泥、钛源粉料以及成型剂溶液制备而成的陶瓷膜为载体，以钨锆复合氧化物为催化活性组分，镍钴复合氧化物为助催化剂。该陶瓷膜催化剂不仅能够实现工业废渣钢渣和居民生活污泥的资源化利用，而且环境友好，能够同时脱硝脱二噁英。

技术领域

本发明涉及提供一种以污泥和钢渣为原料的陶瓷膜脱硝脱二噁英催化剂及其制备方法，属废弃产品资源化利用和环保催化领域。

背景技术

钢渣是冶金工业中产生的废渣，其产生率为粗钢产量的8％～15％，2012年全世界排钢渣量约1.8亿吨。中国的钢渣产生量随着钢铁工业的快速发展而迅速递增，因此，钢铁企业废渣的处理和资源化利用问题也越来越受到重视。国家“十一五”发展规划中指出，钢渣的综合利用率应达86％以上，基本实现“零排放”。然而，中国综合利用的现状与该规划相差甚远，尤其是素有“劣质水泥熟料”之称的转炉钢渣的利用率仅为10％～20％。国内钢铁企业产生的钢渣不能及时处理，致使大量钢渣占用土地，污染环境。然而钢渣并非不可用固体废弃物，其中含有大量的渣钢、氧化钙、铁以及氧化镁等可利用组分。所以，为使钢铁企业创造经济和环境效益，选择合适的处理工艺和利用途径来开发钢渣的再利用价值是十分必要和迫切的。目前，堆存量不断增大的钢渣所造成的经济和环境问题，已使钢渣综合利用成为产业发展过程中一项亟需解决的难题。

另外，城市污水处理厂所产的居民生活污泥主要是随城市居民生活污水所排放的污泥，这部分污泥主要是以沉积物的形式存在于污水中，该污泥主要来自于城市居民的日常活动，如餐饮、宾馆、商场等行业运营过程中的洗涤、盟漱、冲刷活动等用水项目形成的。以沉积物形式出现的污泥其主要组成成分有：人、畜的排泄物、食物残渣、油脂、毛发、泥土、纤维、牙膏及化装品洗涤剂中添加剂和磨料等等，污泥中的固体物大部分是可燃物，占70％左右，剩余不可燃烧的部分主要由泥土/尘土和牙膏磨料等组成，其主要化学成分有二氧化硅(SiO₂)、三氧化二铝(A1₂O₃)、碳酸钙(CaCO₃)，还有微量钾、钠、砷等盐化合物。由于较粗的悬浮物在污水处理过程中己被打捞干净，出厂污泥中基本不含塑料制品成分，以后在燃烧的过程中产生二噁英的几率甚微。

与此同时，煤炭是我国最主要的一次能源，占中国能源组成的70％以上。燃煤排放主要污染物包括：氮氧化物、有机污染物、飞灰等。其中，氮氧化物(NO_x)是造成雾霾的主要祸首，我国NO_x的排放量分别高达2400万吨/年。此外，二噁英是迄今为止人类已知的毒性最强的污染物，其毒性相当于人们熟知的剧毒物质氰化物的130倍、砒霜的900倍。大量的动物实验表明，很低浓度的二噁英就对动物表现出致死效应。因此，如何有效的控制NO_x与二噁英一直是环保领域研究的焦点。传统的脱硝和脱二噁英技术，只能对某种污染物进行单向的滤除，导致对混合烟气进行处理时，所需的设备结构复杂且增加成本。而同时脱硝脱二噁英催化剂可以实现同时脱除NO_x与二噁英，降低企业处理烟气的成本，应用前景广阔。但该类催化剂其结构均为蜂窝状，在使用过程中，颗粒物极易堵塞催化剂孔道，这阻碍了同时脱硝脱二噁英催化剂的进一步发展应用。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种以钢渣为原料的陶瓷膜除尘脱硝脱二噁英催化剂，本发明的另一目的是提供上述陶瓷膜催化剂的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种以污泥和钢渣为原料的陶瓷膜脱硝脱二噁英催化剂，该催化剂以钢渣、生活污泥、钛源粉料以及成型剂溶液制备而成的陶瓷膜为载体，以钨锆复合氧化物为催化活性组分，镍钴复合氧化物为助催化剂；

其中：钢渣：生活污泥：钛源粉料：成型剂溶液：催化活性组分：助催化剂之间的质量比为10～20：10～20：50～60：10：10～30：1～5。