[发明专利]一种用于脱除烟气中砷化氢的催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开一种用于脱除烟气中砷化氢的催化剂及其制备方法，属于催化剂和废气处理技术领域。

背景技术

工业生产中排放的各种废气是重要的大气污染源之一，它们特有的毒性不但会对人体健康产生负面的影响，更会对生态环境造成严重的威胁。近年来我国各类化工企业、冶炼企业发展迅速，由此产生的有毒有害气体数量、种类急剧上升，其中砷化氢（AsH₃）等“非常规大气污染物”是磷化工、硫化工、有色金属冶炼、钢铁冶金、建材等重点行业尾气中有毒有害气态污染物之一，是我国在大气污染方面重点关注的问题。这些有毒有害的工业废气会对人体健康造成最直接的负面影响，人体吸入这些有害气体后会导致呼吸道粘膜和各类器官在不同程度上受到损害，造成人体正常机能的损伤。

砷化氢的净化在工业实际应用中还存在许多的问题，尤其是黄磷尾气中CO资源做高附加值的一碳化工产品时，砷化氢的存在能导致催化剂的中毒，进而使之失效。

中国专利申请CN102389697A公开了一种湿法净化冶炼烟气中砷化氢的方法，该方法将尾气水洗除尘和碱洗去除酸性气体后，通入次氯酸钠溶液中，利用次氯酸钠的强氧化性去除砷化氢，该方法的一个重要环节是去除尾气中的酸性气体，如黄磷尾气中含有H₂S等，这些酸性气体影响了砷化氢的去除。中国专利申请CN104624223A公开了“一种用于工业尾气净化的连续脱砷催化剂及其制备方法”，该催化剂以分子筛为载体，由活性组分溶液、分子筛原粉和粘结分散剂混合制成，但其活性组分为铜盐，对CO的吸附亲和力强，从而导致对AsH₃的催化效率下降。

发明内容

针对现有脱除砷化氢的方法具有脱砷效率低、反应温度高、催化剂价格昂贵等缺点，提供一种能够在低温微氧的条件下脱除烟气中砷化氢的催化剂；

一种用于脱除烟气中砷化氢的催化剂，由载体、活性组分组成，其中载体为介孔微球硅胶，活性组分为锰金属氧化物；以质量百分数计，该催化剂中含有锰金属氧化物 2.48~13.88%，其余为微球硅胶；

本发明的另一目的是提供该用于脱除烟气中砷化氢的催化剂的制备方法，具体步骤如下：

（1）将介孔微球硅胶清洗、干燥、过20~100目筛，取筛下介孔微球硅胶；

（2）配制锰盐浸渍液；

（3）在搅拌条件下，将步骤（1）过筛的介孔微球硅胶浸渍在步骤（2）的锰盐浸渍液中，加入分散剂并混合均匀得到混合液A；

（4）在温度为60~80℃条件下，蒸发去除步骤（3）所得混合液中的溶剂，洗涤、干燥得到固体B；

（5）在温度为300~400℃条件下，将步骤（4）所得固体B焙烧1~2 h，然后升温至400~600℃焙烧3~6h，压片、研磨、过筛得到用于脱除烟气中砷化氢的催化剂；

所述步骤（2）中锰盐浸渍液为锰盐水溶液，锰盐水溶液中锰盐的摩尔浓度为0.05~0.30 mol/L，锰盐为醋酸锰、氯化锰、硫酸锰或硝酸锰；

所述步骤（3）中介孔微球硅胶与锰盐浸渍液的固液比g:mL为1: 10；

所述步骤（3）中分散剂为聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），混合液A中分散剂的浓度为1~3g/L。

采用催化氧化法与尾气中的砷化氢进行反应，砷化氢被氧化为三氧化二砷或五氧化二砷，固化在催化剂上，采用水蒸气水洗再生，发生水和反应，砷化物进入液相中，回收催化剂，回收的催化剂具有很高的催化活性，砷化氢的脱出率仍可达95%以上。

催化剂再生方法步骤如下：将失去吸附能力的催化剂在热氮气气流下活化3小时，然后用去离子水将催化剂洗涤至中性，将催化剂放入管式炉中，通入氮气，在400℃条件下吹扫1h，冷却至室温后可取出再生后的催化剂。

本发明的有益效果是：

（1）本发明的催化剂具有较高的催化活性，可在低温、微氧条件下高效去除烟气中的砷化氢，且不易吸附矿热冶炼废气中的高浓度一氧化碳，催化剂对砷氧化物的吸附容量大；

（2）本发明的催化剂可再生，并且再生催化剂对烟气中的砷化氢脱除效果优异；

（3）本发明的催化剂制备方法简单易行。

附图说明

图1为实施例1~4所得用于脱除烟气中砷化氢的催化剂的穿透曲线图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。