专利名称：一种用于降解废旧pvc的脱氯催化剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于废塑料回收利用技术领域，具体涉及一种用于降解废旧PVC的脱氯催化剂及其制备方法。
背景技术：
由于废塑料可作为可利用的资源和它引发的各种环境污染，焚烧给环境带来了严重污染，PVC材料和其他废塑料与垃圾混合燃烧过程中除了生成粉尘、SO2、NOx、H2S、HCl等无机物外，还生成有机污染物二噁英、其极毒等致癌的污染性物质，垃圾高温受热时产生具有腐蚀性的氯化氢气体，HCl不仅排放到大气中可形成酸雨成为世界关注的热点。同行专家普遍认为采用高炉喷吹废塑料，是大量利用废塑料的极好方法，其废气排放量仅为焚烧的0.1-1％，而热利用率高达80％其他作为供热和发电时的热利用率仅为30-40％。由于PVC含氯，在高温分解时不断释放出氯化氢气体而在炉内可腐蚀金属设备。经处理后的含氯废塑料方可直接喷入高炉中。因此，在高炉喷吹之前必需先对PVC进行脱氯处理。目前，热解脱氯的研究主要集中在热解装置、固定床热解脱氯特性和脱氯动力学等方面，而有关催化剂脱氯的研究和应用报道极少。中国专利CN1095388C公开的脱氯剂及其制备方法，是以氢氧化铁、氢氧化铝、氢氧化钠等化合物为主要成分制备的脱氯剂，用于石油化工和化肥工业中脱气体中的氯，即使有脱氯催化剂的研究也是采用贵金属制备的，存在催化剂成本高，制备工艺复杂，难以实现工业化应用等问题。
发明内容
本发明提供一种用于降解废旧PVC的脱氯催化剂及其制备方法。
该催化剂以发电厂废弃物粉煤灰和钛白粉厂的废渣硫酸亚铁为主要原料，另加氢氧化钠作为活化剂，经活化、混合、浸渍、过滤、干燥、焙烧等步骤制备而成，其中硫酸亚铁的质量含量是粉煤灰的25-100％，氢氧化钠的质量含量是粉煤灰的1.5-4.5％。
具体制备方法如下1、配制2.0-3.5mol/L氢氧化钠溶液，将规定量的粉煤灰在该氢氧化钠溶液中常温下浸泡0.5-1.5h后过滤、然后干燥2-3h，再在400℃条件下焙烧20-60min；2、配制1.0-2.0mol/L硫酸亚铁溶液，将步骤(1)制得得产物与该硫酸亚铁溶液常温下进行混合，间接搅拌、浸渍1.5-3h后过滤、干燥2h，最后在300℃-550℃条件焙烧0.5-2.0h，即得到该催化剂。
所采用硫酸亚铁为钛白粉厂副产物，含七个结晶水。干燥温度控制在100℃-110℃之间。硫酸亚铁可以选择自钛白粉厂副产物或是一般工业原料硫酸亚铁。
硫酸亚铁的质量含量及溶液的浓度优选范围是；质量含量是粉煤灰的33-50％，硫酸亚铁溶液的浓度1.25-1.75mol/L。
步骤2的焙烧温度优选在350℃-450℃之间，焙烧时间在0.75-1.25h。
本发明主要是利用粉煤灰组成中的有效成分，氧化铝、氧化硅和少量的氧化铁，通过对粉煤灰的激活，将其有效成分活化，再与硫酸亚铁混合，不但可以增加FeOOH、Fe2O3、Fe3O4、的含量，而且充分利用了硫酸根可与粉煤灰中的有效成分形成复合金属氧化物的固体酸中心，在加热降解过程中从而更加有利于PVC脱氯，可以起到催化脱氯的效果。
由于所用主要原料粉煤灰和硫酸亚铁均为工业废弃物，制备的催化剂具有原料丰富、成本低廉，应用于PVC塑料在热解脱氯过程中催化效果良好的特点。
将本发明的催化剂应用PVC降解脱氯过程中，具体采用的方法是以氮气作为载体，用铂铑热电偶和电路温度控制器显示炉，在每次实验前，先通氮气，把反应装置内的空气赶清。每次用电子天平称取一定量的PVC，加入PVC质量5％-10％的催化剂混合均匀在320℃-380℃加热降解，在相同的条件下进行实验，规定的时间段取样，调节样品的pH值，采用摩尔法滴定试样中的氯离子的含量，计算其样品的脱氯率。研究发现添加催化剂在380℃时热解1.5h，其脱氯率可达99.7％，与空白实验相比脱氯率提高10％-15％。
具体实施例方式
实施例1以2.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与50g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1.50mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在450℃条件焙烧2.0h便可制得脱氯催化剂A。
实施例2以2.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与100g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1.50mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在450℃条件焙烧2.0h便可制得脱氯催化剂B。
实施例3以2.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与33.3g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1.50mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在450℃条件焙烧2.0h便可制得脱氯催化剂C。
实施例4以1.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与50g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1.50mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在450℃条件焙烧2.0h便可制得脱氯催化剂D。
实施例5以4.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与50g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1.50mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在450℃条件焙烧2.0h便可制得脱氯催化剂E。
实施例6以3.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与50g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1.50mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在450℃条件焙烧2.0h便可制得脱氯催化剂F。
实施例7以3.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与50g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1.50mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在550℃条件焙烧2.0h便可制得脱氯催化剂G。
实施例8以3.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与50g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1.50mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在550℃条件焙烧0.5h便可制得脱氯催化剂H。
实施例9以3.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与50g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1.50mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在550℃条件焙烧1.0h便可制得脱氯催化剂I。
实施例10
以3.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与50g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成1mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在300℃条件焙烧1.0h便可制得脱氯催化剂J。
实施例11以3.5g氢氧化钠配制2.5mol/L溶液，将100g粉煤灰在此碱液浸泡1h后过滤、干燥3h，再在400℃条件下焙烧30min与50g硫酸亚铁(马鞍山钛白粉厂的废弃物质量)进行混合，硫酸亚铁配制成2mol/L溶液，间接搅拌、浸渍2h后过滤、干燥2h，最后将此化合物在300℃条件焙烧1.0h便可制得脱氯催化剂K。
通过不同条件制备的脱氯催化剂按上述脱氯工艺方法，380℃时热解1.5h，其脱氯率见表1和表2表1原料组成不同对脱氯率的影响
表2不同的制备工艺对脱氯率的影响
权利要求
1.一种用于降解废旧PVC的脱氯催化剂，其特征在于它以粉煤灰和硫酸亚铁为主要原料，另加氢氧化钠作为活化剂，经活化、混合、浸渍、过滤、干燥、焙烧等步骤制备而成，其中硫酸亚铁的质量含量是粉煤灰的25-100％，氢氧化钠的质量含量是粉煤灰的1.5-4.5％。
2.一种权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于该制备方法包括如下步骤(1)配制2.0-3.5mol/L氢氧化钠溶液，将规定量的粉煤灰在该氢氧化钠溶液中常温下浸泡0.5-1.5h后过滤、然后干燥2-3h，再在400℃条件下焙烧20-60min；(2)配制1.0-2.0mol/L硫酸亚铁溶液，将步骤(1)制得得产物与该硫酸亚铁溶液常温下进行混合，间接搅拌、浸渍1.5-3h后过滤、干燥2h，最后在300℃-550℃的焙烧温度下，焙烧0.5-2.0h，即得到该催化剂。
3.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于硫酸亚铁的质量含量是粉煤灰的33-50％。
4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于硫酸亚铁是钛白粉厂副产物或是一般工业原料硫酸亚铁。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于硫酸亚铁溶液的浓度是1.25-1.75mol/L。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于步骤(2)所述的焙烧温度为350℃-450℃，焙烧0.75-1.25h。
全文摘要
本发明提供一种用于降解废旧PVC的脱氯催化剂及其制备方法，属于废塑料回收利用技术领域。该催化剂以发电厂废弃物粉煤灰和钛白粉厂的废渣硫酸亚铁为主要原料，经活化、混合、浸渍、过滤、干燥、焙烧等步骤制备而成，其中硫酸亚铁的质量含量是粉煤灰的25－100％，氢氧化钠的质量含量是粉煤灰的1.5－4.5％。该催化剂应用于PVC的降解脱氯过程中具有良好催化效果，采用此方法制备的催化剂具有成本低、原料来源丰富、制备工艺简单、催化效果好等优点，具有一定的实用价值和应用前景。
文档编号C10G29/10GK1788842SQ200510095698
公开日2006年6月21日 申请日期2005年11月29日 优先权日2005年11月29日
发明者古绪鹏, 周渝生, 龙世刚, 郁庆瑶, 柴铁根 申请人:安徽工业大学, 宝山钢铁股份有限公司