申请日2015.09.10
公开(公告)日2015.12.23
IPC分类号B01J23/10; B01D53/60; B01D53/86
摘要
本发明涉及污泥的再生处理及资源化利用技术领域，具体公开了一种新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法。本发明利用水热碳化法获得的炭产品具有更多的活性位点及稳定的C-O化合物，其吸附能力大于高温裂解炭，以稀土金属作为催化剂，具有来源广泛、价格低廉的特点，获得的污泥炭基催化剂，活性高、稳定性强;工艺步骤简单易行，环境友好，易于推广应用，具有产业化的应用前景，真正达到了“以废治废”的目的。
权利要求书
1.一种新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下 过程：
水热碳化过程：将含水污泥送入水热反应器中，密封，加热进行水热碳化 反应，得到水热碳化液，然后对水热碳化液进行固液分离，所得固体产物于 105℃下干燥，获得污泥炭;
污泥碳活化过程：将所得污泥炭与活化剂按质量比为1:2混合浸渍24h，然 后于105℃下干燥后，放入管式焚烧炉中，以N2为保护气，进行活化冷却后得 到污泥活性炭;
负载催化剂过程：将硝酸铈溶液和污泥活性炭混合，常温浸渍24h、然后 烘干，加入田菁粉，添加量为污泥活性炭的1/10，及少量去离子水，混捏、挤 压成型、晾干，获得污泥炭基催化剂(CeO2/AC)。
2.根据权利要求1所述的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特 征在于，所述含水污泥包括市政污泥，印染污泥。
3.根据权利要求1所述的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其 特征在于，所述含水污泥的含水率为70%～90%。
4.根据权利要求1所述的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特 征在于，所述的水热碳化温度为150℃～300℃。
5.根据权利要求1所述的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特 征在于，所述的水热碳化时间为30min～180min。
6.根据权利要求1所述的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特 征在于，所述的活化剂为磷酸、硫酸、氯化锌、氯化镁、碳酸钾中的至少一 种。
7.根据权利要求1所述的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特 征在于，所述的活化温度为200℃～500℃。
8.根据权利要求1所述的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特 征在于，所述的活化时间为20min～60min。
9.根据权利要求1所述的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特 征在于，所述的硝酸铈与污泥活性炭的质量比为0.5mg/g～100mg/g。
10.根据权利要求1所述的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法，其 特征在于，所述烘干后的硝酸铈溶液和污泥活性炭混合物与田菁粉挤压成型的 形状为柱状或球状。
说明书
一种新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法
技术领域
本发明涉及污泥的再生处理及资源化利用技术领域，尤其涉及一种新型污 泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法。
背景技术
煤炭燃烧所造成的SO2和NOx的排放问题日益严重，已直接影响到我国经 济的发展。2011年国务院印发了《“十二五”节能减排综合性工作方案》，对SO2和NOx的排放提出严格限制。选择催化还原技术(SCR)在众多控制技术中脱 颖而出，该技术以Al2O3、TiO2、分子筛等为载体制备的催化剂需要NH3、CO 等还原剂，且造价昂贵、安全隐患大、易造成二次污染;而活性炭作为催化剂 载体时，不仅可作为载体还可作为还原剂，具有简化工艺操作、安全隐患少、 二次污染少、原料来源广泛等优点，具有广阔的研究前景。
近年来以废弃物为原料制备活性炭越来越受到研究者的关注。2001-2012 年间，我国污泥的年产总量以平均每年约14.1%的速率从567万吨增加至2419 万吨。污泥含有大量的病原体、重金属和持久性有机物等有毒有害物质，若未 能得到有效处理处置，极易对地下水、土壤等造成二次污染，直接威胁环境安 全和公众健康。污泥制炭基催化剂技术不仅可以实现污泥的资源化利用，还可 以有效利用污泥中的重金属成分，从而达到“变废为宝”的目的。
目前，污泥炭基催化剂的应用研究多集中在污水处理领域，例如中国专利 CN103007937A公开了“利用多源污泥制备的催化臭氧化催化剂及其应用”，该 催化剂用于催化臭氧化处理有机工业废水，具有催化活性高、稳定性强、处理 范围广、易于实现推广等特点。例如中国专利CN103691448A公开了“磁性污泥 基臭氧催化剂的制备方法及应用”，该方法制得的磁性污泥基臭氧催化剂，适 用于各种浓度的染料废水处理，且操作简单。例如中国专利CN104258887A公 开了“一种基于钛系混凝污泥制备复合光催化剂的方法及其应用”，该法制得的 复合光催化剂，光催化活性强、分散性好，适用于给水、废水处理，造纸、纺 织印染、日用化工等领域。关于污泥炭基催化剂应用于烟气控制的研究较少， 例如中国专利CN101721973A公开了“一种污泥基脱硫剂及其制备方法”，具有 吸附二氧化硫容量高、制备简单和成本低的特点。例如中国专利 CN101543763A公开了“用于烟气脱硫、脱硝的改性污泥活性炭及其制备方 法”，首次将伽玛型三氧化二铝膜和五氧化二钒用于改性污泥活性炭的制备， 有效提高了污泥活性炭的脱硫、脱硝效率。
在现有报道中，现有的污泥炭载体多是经过高温煅烧制得，对污泥含水率 有严格要求，需先对脱水污泥进行干化预处理，能耗较高，极大地限制了该处 理方法的发展。利用水热碳化法获得污泥炭作为催化剂载体，尚未见相关报 道。
发明内容
有鉴于此，有必要针对上述问题，提供一种新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂 的制备方法。本发明利用水热碳化法获得的炭产品具有更多的活性位点及稳定 的C-O化合物，其吸附能力大于高温裂解炭，以稀土金属作为催化剂，具有来 源广泛、价格低廉的特点，获得的污泥炭基催化剂，活性高、稳定性强。
本发明采取如下的技术方案：
本发明的新型污泥炭基脱硫脱硝催化剂的制备方法包括如下过程：
水热碳化过程：将含水污泥送入水热反应器中，密封，加热进行水热碳化 反应，得到水热碳化液，然后对水热碳化液进行固液分离，所得固体产物于 105℃下干燥，获得污泥炭;
污泥碳活化过程：将所得污泥炭与活化剂按质量比为1:2混合浸渍24h，然 后于105℃下干燥后，放入管式焚烧炉中，以N2为保护气，进行活化冷却后得 到污泥活性炭;
负载催化剂过程：将硝酸铈溶液和污泥活性炭混合，常温浸渍24h、然后 烘干，加入田菁粉，添加量为污泥活性炭的1/10，及少量去离子水，混捏、挤 压成型、晾干，获得污泥炭基催化剂(CeO2/AC)。
进一步的，所述含水污泥包括市政污泥，印染污泥。
进一步的，所述含水污泥的含水率为70%～90%。
进一步的，所述的水热碳化温度为150℃～300℃。
进一步的，所述的水热碳化时间为30min～180min。
进一步的，所述的活化剂为磷酸、硫酸、氯化锌、氯化镁、碳酸钾中的至 少一种。
进一步的，所述的活化温度为200℃～500℃。
进一步的，所述的活化时间为20min～60min。
进一步的，所述的硝酸铈与污泥活性炭的质量比为0.5mg/g～100mg/g。
进一步的，所述烘干后的硝酸铈溶液和污泥活性炭混合物与田菁粉挤压成 型的形状为柱状或球状。
本发明的有益效果是：
(1)本发明方法以稀土金属作为催化剂，具有来源广泛、价格低廉的特 点，获得的污泥炭基催化剂活性高、稳定性强，适用于低浓度烟气的脱硫和脱 硝。
(2)污泥炭还是一种固碳减排的物质，其生产和使用都对全球碳排放有缓 解作用。
(3)本发明方法工艺步骤简单易行，环境友好，易于推广应用，具有产业 化的应用前景，真正达到了“以废治废”的目的。