[发明专利]一种用于含氯易挥发有机化合物低温催化燃烧消除的催化剂

说明书

技术领域

本发明属于易挥发性有机化合物催化燃烧环境保护技术领域，特别涉及到一种用于含氯易挥发有机化合物低温催化燃烧消除的氧化钌/过渡金属氧化物-氧化铈催化剂及其制备方法，并提供了一种用于完全催化燃烧消除环境中含氯易挥发有机污染物的方法。

背景技术

含氯易挥发性有机化合物不仅能够对人类的健康造成严重的危害，对生物系统也能够造成持久的、累积性的影响，而且可以破坏大气臭氧层。联合国环境项目国际条约中有12个列为首位的持久性的有机污染物都是含氯的有机化合物。含氯易挥发性烃类分芳香烃氯化物，如氯苯、二氯苯，以及非芳香脂肪烃类氯化物，如二氯乙烷、三氯乙烯、四氯乙烯、氯甲烷和多氯甲烷等，前者产生于氯基氧化剂的木纸浆的漂白、含氯化合物的热处理及金属的回收；后者主要产生于氯碱工业氧氯法制备氯乙烯过程、制革、洗涤、制药等行业。由于上述产生氯化物的过程都是涉及到现阶段国计民生的工业，大量含氯化合物的排放是不可避免的。因此，目前还不具备从源头上消除含氯易挥发性烃类所造成的污染可能性。而采取后处理的方法消除含氯易挥发性烃类所带来的污染成为唯一可行的途径和方法。另外，生活垃圾的焚烧也将产生剧毒的二噁英类物质，此类物质的产生主要来自于垃圾中所含氯苯、氯苯酚类前驱体物质在高温下的不完全燃烧和聚合。因此，如何控制二噁英类物质的产生成为垃圾焚烧技术的核心。

近几年来，对易挥发性有机化合物(VOCs)的综合治理受到了越来越广泛的关注。目前，对于含氯有机物的去除，主要有生物降解和非生物降解两大类技术。非生物降解常采用直接燃烧、吸附法、吸收法、光催化、催化加氢脱氯、催化水蒸气重整、催化燃烧等方法。热力燃烧需要在较高的温度(1000℃)下进行，能耗大；而且该法在处理含氯烃类方面还可能导致更高毒性的二噁英(Dioxins)污染物，如多氯二苯并二恶英(PCDD)和多氯二苯并呋喃(PCDF)。吸附法对于低浓度污染物的处理效果并不理想，其吸附效率极低。生物学处理、光催化降解、加氢脱氯等法不是在技术上存在缺陷，就是处理费用高昂，大多都处于实验室研究状态，不易实现工业化、产业化。

催化燃烧法是利用催化剂使有机物在燃点以下(250～400℃)与氧化合，生成无毒的H₂O、CO₂及毒性较小的HCl，从而达到净化的目的。催化燃烧在消除易挥发性有机化合物方面得到了广泛的应用。另外，大量的实践表明通过催化燃烧的方式将焚烧过程中产生的二恶英在低温下进行二次催化分解是最经济、可行的方法之一，而其中关键是高活性、高稳定性催化剂的开发。由于此类物质的剧毒性，所以在实验室条件下一般采用一氯苯、二氯苯以及氯苯酚等前驱体作为模型分子进行催化剂的筛选和考察。

一般来讲，在含氯有机化合物的催化燃烧中，贵金属催化剂存在价格相对昂贵、氯代反应活性高(易产生毒性更大的多氯副产物)、易生成氧氯化合物而中毒、在高温区容易因为贵金属的流失而导致失活等问题，使得贵金属催化剂的应用受到限制。最近几年来，含氯有机化合物催化燃烧的催化剂主要集中在过渡金属氧化物和固体酸催化剂上，但此类催化剂存在活性不高的缺点。专利文献中主要使用的催化剂活性组分有过渡金属氧化物为UO₂、MnO₂、Co₃O₄、La₂O₃、CeO₂等以及贵金属Pt、Pd等，载体为SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂。代表性的专利有JP 2002219364、JP 2001286729、JP 2001278630、JP 2001009284、JP2001286734、JP 2001327869、JP 10085559A2、U.S.Patent 4031149、U.S.Patent4059677、U.S.Patent 4065543、U.S.Patent 4561969、U.S.Patent 5811628、U.S.Patent 4169862、U.S.Patent 7052663等。

发明内容

本发明的目的在于公开一种用于含氯易挥发有机化合物低温催化燃烧方法，该方法以过渡金属氧化物-氧化铈复合氧化物负载的氧化钌为燃烧催化剂，其活性高、抗氯中毒能力强，催化剂寿命长，特别适用于完全催化燃烧消除含卤有机化合物，尤其是含氯易挥发有机污染物。