一种催化降解有机垃圾的方法

本发明涉及有机垃圾降解，尤其涉及一种催化降解有机垃圾的方法。

背景技术：

1、当前，由于基础设施建设不完备、投资成本高，导致农村生活垃圾处理存在问题。虽然形成了“村收集、乡转运、县处理”的三级处理模式，但对于现有的垃圾收集与处理模式，从经济成本上看，因农村地域面积大、垃圾分布分散，导致了运输距离长、处理用地量大、收集运输成本高、基础设施建设费用高等方面的问题；从社会和环境影响上看，生活垃圾的随意倾倒与堆置与无法及时清运，极易产生对周边环境包括水体、土壤、空气等的二次污染，滋生蚊蝇、恶臭熏天，也严重影响了农村生活环境，同时也为村民的人身健康埋下隐患；从处理技术手段上看，由于垃圾的运输、收集成本及垃圾产生量小，虽建有5t/d的垃圾焚烧设施，但无法正常运行；填埋方式占用大量土地资源，且防渗漏费用及渗滤液处理费用高；国家尚支持减量化后的填埋处理，因此生活垃圾直接填埋已不适应我国当前的社会发展。

2、因此，提供一种催化降解有机垃圾的方法，能够实现对生活中有机垃圾的就地处置而不会产生其他污染，已成为本领域亟需解决的难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种催化降解有机垃圾的方法，可在较低温度下快速实现对有机垃圾的催化降解，不会生成二噁英等有害物质，实现了对生活中有机垃圾的就地处置，且方法简单、易于操作、成本低。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种催化降解有机垃圾的方法，包括以下步骤：

4、(1)在密闭微氧的条件下，将有机垃圾与磁性导热催化剂混合进行催化降解，得到催化降解气体、催化降解悬浮颗粒物和催化降解固体；所述催化降解的温度为200～250℃，所述催化降解的时间为15～24h；

5、(2)将所述步骤(1)得到的催化降解气体和催化降解悬浮颗粒物进行净化后排放，将所述步骤(1)中得到的催化降解固体进行磁选分离，得到灰渣和回收磁性导热催化剂。

6、优选地，所述步骤(1)中密闭微氧的氧气浓度为0.01～0.1ml/l。

7、优选地，所述步骤(1)中的有机垃圾与磁性导热催化剂的质量之比为(90～110)：(1～5)。

8、优选地，所述步骤(1)中的有机垃圾包括废旧塑料、废旧纸张、餐厨垃圾、废旧木制品和废旧尼龙材料中的一种或多种。

9、优选地，所述步骤(1)中的磁性导热催化剂为碳氮掺杂fe3o4-mgo催化剂。

10、优选地，所述碳氮掺杂fe3o4-mgo催化剂的制备方法包括以下步骤：

11、1)将铁盐、镁盐水溶液和双氰胺水溶液混合后干燥，得到铁镁双氰胺络合物；

12、2)将所述步骤1)得到的铁镁双氰胺络合物进行煅烧，得到碳氮掺杂fe3o4-mgo催化剂。

13、优选地，所述步骤1)中铁盐的质量与镁盐水溶液和双氰胺水溶液的总体积之比为(0.05～0.15)g：(1～2)l。

14、优选地，所述步骤2)中煅烧的温度为500～600℃，煅烧的时间为2.5～3.5h。

15、优选地，所述步骤(1)中催化降解的加热方式为光波照射；所述光波照射的光波波长为170～180nm，所述光波照射的强度为60～70mw/m2。

16、优选地，所述步骤(2)中降解催化气体的净化包括依次进行的水洗喷淋、电捕焦油和低温等离子处理。

17、本发明提供的催化降解有机垃圾的方法，包括以下步骤：在密闭微氧的条件下，将有机垃圾与磁性导热催化剂混合进行催化降解，得到催化降解气体、催化降解悬浮颗粒物和催化降解固体；所述催化降解的温度为200～250℃，所述催化降解的时间为15～24h；将得到的催化降解气体和催化降解悬浮颗粒物进行净化后排放，将得到的催化降解固体进行磁选分离，得到灰渣和回收磁性导热催化剂。本发明利用磁性导热催化剂的催化作用活化h2o，形成oh-自由基和氧自由基，有效促进分解反应充分进行；同时在微氧环境和较低的温度不会导致其他副反应生成二噁英等有害物质，而且磁性导热催化剂还具有良好的导热作用，能够在200～250℃的较低温度下有效活化有机垃圾，加速分子间的摩擦和碰撞，从而实现对有机垃圾的快速、有效、无害化就地处理，方法简单，无需将农村垃圾长途运输至城市特定垃圾处理站，成本低；另外，采用磁性导热催化剂能够利用其磁性特点对其进行回收，从而实现磁性导热催化剂的重复利用。

18、实施例的结果表明，利用本发明提供的方法对有机垃圾进行催化降解，得到的灰渣酌减率为2.6～2.8％，且对最终产物进行排放时，其中的污染物含量分别为：悬浮颗粒物＝18～25mg/m3；nox＝90～110mg/m3；so2＝30～50mg/m3；hcl≤21mg/m3；co＝70～80mg/m3；hg及其化合物(以hg计)＝0.01～0.02mg/m3；镉、铊及其化合物(以cd+tl计)＝0.02～0.03mg/m3；锑、砷、铅、铬、钴、铜、锰、镍及其化合物(以sb+as+pb+cr+co+cu+mn+ni计)≤0.2mg/m3；二噁英类＝0.001～0.03ngteq/m3。以上催化降解产物中的污染物含量均满足《生活垃圾焚烧污染控制标准》(gb 18485-2014)的排放标准。

技术特征：

1.一种催化降解有机垃圾的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中密闭微氧的氧气浓度为0.01～0.1ml/l。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中有机垃圾与磁性导热催化剂的质量之比为(90～110)：(1～5)。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的有机垃圾包括废旧塑料、废旧纸张、餐厨垃圾、废旧木制品和废旧尼龙材料中的一种或多种。

5.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中的磁性导热催化剂为碳氮掺杂fe3o4-mgo催化剂。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述碳氮掺杂fe3o4-mgo催化剂的制备方法包括以下步骤：

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中铁盐的质量与镁盐水溶液和双氰胺水溶液的总体积之比为(0.05～0.15)g：(1～2)l。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中煅烧的温度为500～600℃，煅烧的时间为2.5～3.5h。

9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中催化降解的加热方式为光波照射；所述光波照射的光波波长为170～180nm，所述光波照射的强度为60～70mw/m2。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中降解催化气体的净化包括依次进行的水洗喷淋、电捕焦油和低温等离子处理。

技术总结
本发明提供了一种催化降解有机垃圾的方法，属于有机垃圾降解技术领域。本发明提供的催化降解有机垃圾的方法，包括以下步骤：在密闭微氧的条件下，将有机垃圾与磁性导热催化剂混合进行催化降解，得到催化降解气体、催化降解悬浮颗粒物和催化降解固体；所述催化降解的温度为200～250℃，所述催化降解的时间为15～24h；将得到的催化降解气体和催化降解悬浮颗粒物进行净化后排放，将得到的催化降解固体进行磁选分离，得到灰渣和回收磁性导热催化剂。本发明提供的催化降解有机垃圾的方法，可在较低温度下快速实现对有机垃圾的催化降解，不会生成二噁英等有害物质，实现了对生活中有机垃圾的就地处置，且方法简单、易于操作、成本低。

技术研发人员：李维尊,于明言,刘小平,潘晨,王微,查向浩
受保护的技术使用者：南开大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29