[发明专利]一种介孔钙基催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种可同时去除PVC热解过程中HCl气体和提升H₂含量的介孔钙基催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂制备和塑料废弃物处置处理技术领域。本发明首先采用溶胶‑凝胶法制备钙铝基底，然后以十二烷基～二十烷基三甲基溴化铵为模板剂，经煅烧制备出介孔钙基催化剂。本发明成功制备了介孔钙基催化剂，在PVC热解过程中，能够在去除合成气中HCl气体的同时提升合成气中的H₂含量。并且，本发明制备的介孔钙基催化剂内部为介孔结构，具有较大的比表面积，结构稳固，循环回用性能优异。

技术领域

本发明属于催化剂制备和塑料废弃物处置处理技术领域，具体涉及一种可同时去除PVC热解过程中HCl气体和提升H₂含量的介孔钙基催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着新冠疫情的发生，我国医疗废物的产生量日趋增多，其中PVC塑料作为医疗废物中的重要组成部分约占据医疗废物总产生量的50％。由于PVC塑料含碳量高，从能源利用角度出发，目前普遍采用的方式为PVC的热化学转化，将PVC塑料内部含有的热能转化为电能加以利用，同时实现了医疗废物中典型组分的减量化和资源化处置。但是目前对于医疗废物中PVC的热化学转化过程存在必须解决的必要技术难题。

限制医疗废物中PVC的热化学转化热能利用过程的技术难题主要有两点：

一是PVC塑料在热化学转化过程中不可避免的产生HCl气体，为二噁英的产生提供了必备氯源。由于PVC塑料中主要组成部分为聚氯乙烯，聚氯乙烯在常规的热解过程中会产生HCl气体，而HCl气体作为医疗废物处理过程中二噁英产生的必备氯源，在氧气参与的情况下首先转化为活性氯原子，活性氯原子进一步与医疗废物热解焚烧过程中产生的苯基杂环类物质发生氯化反应即可生成二噁英类物质的前驱体。根据《危险废物焚烧污染控制标准》，我国对二噁英排放明确规定为0.5ng TEQ/Nm³，如此低的排放标准对现行的医疗废物处理技术具有巨大挑战。

二是PVC塑料在热化学转化中，合成气组分中可燃气体组分低。由于PVC塑料含碳量高，导致热解过程中合成气CO₂含量普遍偏高，而可燃气体组分如H₂、CH₄等含量较低的现象，不利于PVC塑料热化学转化过程中的热能利用。

根据以上两个主要技术难点，制备一种能够同时去除PVC热解过程中HCl气体和能够提升合成气中可燃气体组分含量的催化剂，并将其应用于PVC塑料的热化学转化过程中，可实现PVC塑料热解过程中能源利用的同时对二噁英的达标排放做出贡献。

申请号为201210100546.5的中国发明专利公开了一种生活垃圾，农林废弃物，市政污泥，淤泥，废橡胶，废塑料，尾煤等物料热解产气成分调控用的钙基催化剂及其制备方法，该催化剂可提高物料热解过程中可燃气产率，促进二氧化碳转化为一氧化碳，实现了气体成分的调控，减少了处理过程中二氧化碳的排放。但是该催化剂的原料来源于碳酸盐类矿石，仅对其进行了简单的煅烧和成型处理，对催化剂在使用过程中重复利用性能缺乏数据支撑，而催化剂中氧化钙的含量难以保证为固定值，所以对后期合成气中可燃气体的产率难以保证。

申请号为200910086994.2的中国发明专利公开了一种污泥基脱氯剂及其制备方法，将污泥活性炭、氢氧化钙、铝土和硅藻土混合成型焙烧，对氯化氢具有良好的吸附作用，该技术所制备的催化剂制备方法简单成本低。但是该专利中涉及的催化剂仅适用于中低温条件下氯化氢气体的脱除，且所含成分复杂，难以确定催化剂中对氯化氢气体起吸附作用的具体物质。

基于上述理由，提出本申请。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题或缺陷，本发明的目的在于提供一种介孔钙基催化剂及其制备方法和应用。本发明制备的介孔钙基催化剂可同时去除PVC热解过程中HCl气体和提升H₂含量，解决或至少部分解决现有技术中存在的上述技术缺陷。