[发明专利]成型赤泥催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种成型赤泥催化剂及其制备方法和应用，该成型赤泥催化剂，其原料包括赤泥和成型助剂，其中，所述成型助剂包括粘结剂，所述粘结剂选自瓜尔胶、田菁粉和CMC中的一种或多种。该催化剂易于成型，且具有较好的催化脱硝活性，在275‑450℃均具有较好的脱硝效率，比酸洗赤泥拥有更长的活性温度区间。

技术领域

本发明涉及环境保护和催化技术领域，具体涉及一种成型赤泥催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

赤泥是炼铝过程中产生的副产物。随着炼铝工业的快速发展，赤泥的堆积越来越多。赤泥中含有大量的碱性氧化物，例如K₂O、Na₂O、MgO、CaO等等，大量堆积会造成严重的环境污染，包括土壤污染、地下水污染，地下水污染导致地下水PH上升(pH 10-12.5)，以及海洋污染，空气干燥的赤泥可以导致灰尘污染，会伤害居民的身体健康。目前对于赤泥的资源化利用主要体现在：金属提取、催化剂载体、建筑材料、陶瓷材料和环境保护等等。在金属提取方面，赤泥中含有大量的铁氧化物，可以用物理选矿方法回收具有磁性的磁性氧化铁；在催化剂载体方面，一是因为赤泥的比表面积大，可以把活性组分负载在赤泥基体上，二是把各种活性组分负载在以赤泥为原料做出的陶瓷骨架上；在建筑材料方面，由于原始赤泥中含有大量的金属氧化物，如Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO等，还有大量的SiO₂，所以原始赤泥很适合用于制作路基材料、免烧砖、水泥等；在陶瓷材料方面，赤泥可用于制作赤泥基多孔陶瓷材料；在环境保护方面，一是原始赤泥中含有大量的碱性氧化物，可以用来吸收大气或者烟气中的酸性氧化物气体，例如SO₂等，二是赤泥中含有大量的胶体颗粒，可以用于吸收废水中的重金属离子，例如Cu²⁺、Pb²⁺等，还可用于有机废水的脱色。

发明人发现赤泥中的α-Fe₂O₃对烟气脱硝有很好的催化作用，如果把处理后的赤泥作为烟气脱硝的催化剂，便可起到“以废治废”的作用，既保护环境又节约资源。但是，任何一种催化剂无论性能如何优秀，只有成型后才能投入工业应用，然而大多数成型助剂在使催化剂成型的同时会降低催化剂的性能，因此，目前对于赤泥催化剂的研究也仅停留在赤泥粉末催化剂阶段。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种赤泥催化剂及其制备方法和应用，本发明所述成型赤泥催化剂，以酸洗赤泥为主要原料以选自瓜尔胶、田菁粉和CMC中的一种或多种作为粘结剂。本发明的赤泥催化剂易于成型，且具有较好的催化脱硝活性，在275-450℃均具有较好的脱硝效率，比酸洗赤泥拥有更长的活性温度区间。

具体地，本发明的技术方案如下所示：

在本发明的第一方面，本发明提供了一种成型赤泥催化剂，其原料包括赤泥和成型助剂，其中，所述成型助剂包括粘结剂，所述粘结剂选自瓜尔胶、田菁粉和CMC(羧甲基纤维素钠)中的一种或多种。

在本发明的实施方式中，所述赤泥为酸洗赤泥，其由拜耳法赤泥经酸洗后获得。

在本发明的实施方式中，所述成型助剂还包括造孔剂、润滑剂、结构增强剂和水。

在本发明的一些实施方式中，所述造孔剂选自活性炭、煤粉、淀粉中的一种或多种；优选为活性炭；活性炭在煅烧过程中氧化分解产生气体，有助于增加赤泥催化剂内部孔洞数量，对催化剂比表面积的增大起关键作用。常用的造孔剂有活性炭、煤粉、淀粉等等，其中活性炭是日常生活常见物质，且煅烧过程中不会产生污染，煅烧后不会在催化剂中残留，所以活性炭是本发明赤泥催化剂成型的优质造孔剂。