公布日：2022.04.29
申請日：2022.02.15
分類號：B01J31/22(2006.01)I;B01J37/03(2006.01)I;C10L9/10(2006.01)I;C10L10/00(2006.01)I
摘要
本發(fā)明屬于固廢處理及燃煤催化劑制備技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種利用電鍍污泥制備溶膠-凝膠型燃煤催化劑的方法。所述制備方法為：將電鍍污泥經(jīng)烘干、研磨過篩后添加無機酸進行酸浸處理，獲得電鍍污泥酸浸液；然后將所得電鍍污泥酸浸液用水稀釋，添加堿溶液進行pH調(diào)節(jié)，獲得燃煤催化劑初始溶液；再往燃煤催化劑初始溶液中添加絡(luò)合劑，充分混合均勻，蒸發(fā)濃縮至溶液呈膠體狀，得到Sol-Gel型燃煤催化劑。本發(fā)明利用工業(yè)廢物制備催化劑降低了生產(chǎn)成本，制備的催化劑為均一的溶膠凝膠型產(chǎn)品，較傳統(tǒng)的溶液型催化劑，降低了運輸成本，避免了有效成分析出失效的問題，且可以降低煤粉燃燒溫度，減少污染物的排放，實現(xiàn)一定的環(huán)保效益。
權(quán)利要求書
1.一種利用電鍍污泥制備溶膠-凝膠型燃煤催化劑的方法，其特征在于，包括如下制備步驟：（1）將電鍍污泥經(jīng)烘干、研磨過篩后添加無機酸進行酸浸處理，獲得電鍍污泥酸浸液；（2）將步驟（1）所得電鍍污泥酸浸液用水稀釋，然后添加堿溶液進行pH調(diào)節(jié)，獲得燃煤催化劑初始溶液；（3）往步驟（2）獲得的燃煤催化劑初始溶液中添加一定量的絡(luò)合劑，充分混合均勻，然后蒸發(fā)濃縮至溶液呈膠體狀，得到溶膠-凝膠型燃煤催化劑；步驟（1）中所述電鍍污泥為含鐵、銅、鎳中至少一種元素的電鍍污泥；步驟（2）中所述堿溶液為氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液；所述pH調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)pH值為5~8；步驟（3）中所述絡(luò)合劑為檸檬酸、EDTA、酒石酸、甘氨酸，或檸檬酸、EDTA、酒石酸、甘氨酸的鉀、鈉、銨鹽中的至少一種；所述絡(luò)合劑的加入量為電鍍污泥酸浸液質(zhì)量的1‰~5%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電鍍污泥制備溶膠-凝膠型燃煤催化劑的方法，其特征在于，步驟（1）中所述研磨過篩是指過200目篩。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電鍍污泥制備溶膠-凝膠型燃煤催化劑的方法，其特征在于，步驟（1）中所述無機酸為鹽酸、硝酸或硫酸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用電鍍污泥制備溶膠-凝膠型燃煤催化劑的方法，其特征在于，步驟（1）中所述酸浸處理輔助加熱、超聲處理中的至少一種。
5.一種溶膠-凝膠型燃煤催化劑，其特征在于，通過權(quán)利要求1~4任一項所述的方法制備得到。
6.權(quán)利要求5所述的溶膠-凝膠型燃煤催化劑的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：將溶膠-凝膠型燃煤催化劑與溶劑混合均勻，獲得成分均勻的溶液并噴灑在煤炭表面，然后進入燃燒室燃燒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的溶膠-凝膠型燃煤催化劑的使用方法，其特征在于，所述溶劑為水、煤油或焦油。
發(fā)明內(nèi)容
針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種利用電鍍污泥制備溶膠-凝膠型燃煤催化劑的方法。本發(fā)明方法其一可利用工業(yè)廢物制備催化劑降低了催化劑的生產(chǎn)成本，其二制備的催化劑為均一的溶膠凝膠型產(chǎn)品，較傳統(tǒng)的溶液型催化劑，降低了運輸成本，避免了有效成分析出失效的問題，其三催化劑可以降低煤粉燃燒溫度，減少了污染物的排放，實現(xiàn)一定的環(huán)保效益。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的溶膠-凝膠型燃煤催化劑。
本發(fā)明的再一目的在于提供上述溶膠-凝膠型燃煤催化劑的使用方法。
本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
一種利用電鍍污泥制備溶膠-凝膠型燃煤催化劑的方法，包括如下制備步驟：
(1)將電鍍污泥經(jīng)烘干、研磨過篩后添加無機酸進行酸浸處理，獲得電鍍污泥酸浸液；
(2)將步驟(1)所得電鍍污泥酸浸液用水稀釋，然后添加堿溶液進行pH調(diào)節(jié)，獲得燃煤催化劑初始溶液；
(3)往步驟(2)獲得的燃煤催化劑初始溶液中添加一定量的絡(luò)合劑，充分混合均勻，然后蒸發(fā)濃縮至溶液呈膠體狀，得到Sol-Gel型燃煤催化劑。
進一步地，步驟(1)中所述電鍍污泥的種類包含但不局限于含鐵、銅、鎳中至少一種元素的電鍍污泥。
進一步地，步驟(1)中所述研磨過篩是指過200目篩。
進一步地，步驟(1)中所述無機酸的種類包含但不局限于鹽酸、硝酸、硫酸等。
進一步地，步驟(1)中所述酸浸處理輔助加熱、超聲等手段，促進電鍍污泥中金屬的浸出。
進一步地，步驟(2)中所述堿溶液包含但不局限于氫氧化鉀、氫氧化鈉溶液等。
進一步地，步驟(2)中所述pH調(diào)節(jié)是指調(diào)節(jié)pH值為5～8。
進一步地，步驟(3)中所述絡(luò)合劑包含但不局限于檸檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸、甘氨酸，或上述物質(zhì)的鉀、鈉、銨鹽等有機試劑中的一種或者多種。
進一步地，步驟(3)中所述絡(luò)合劑的加入量為電鍍污泥酸浸液質(zhì)量的1‰～5％。
一種溶膠-凝膠型燃煤催化劑，通過上述方法制備得到。
上述溶膠-凝膠型燃煤催化劑的使用方法，包括如下步驟：
將溶膠-凝膠型燃煤催化劑與溶劑混合均勻，獲得成分均勻的溶液并噴灑在煤炭表面，然后進入燃燒室燃燒。
進一步地，所述溶劑的種類包含但不局限于水、煤油、焦油等。
本發(fā)明溶膠-凝膠型燃煤催化劑的制備過程及使用過程的工藝流程圖如圖1所示。
本發(fā)明技術(shù)原理為：首先，為了降低成本，我們使用了主要成分為鐵銅鎳的電鍍污泥，采用鹽酸等無機酸進行溶解，獲得含過渡金屬成分的溶液。其次，為了防止催化劑團聚，我們使用了有機絡(luò)合劑，絡(luò)合劑包括含有檸檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸、甘氨酸及其鉀鈉銨鹽等的一種或者多種具有金屬離子絡(luò)合功能的有機試劑，并且不限于所提到的這幾種。按照一定的絡(luò)合比例，將其放入過渡金屬溶液中，用氫氧化鈉或者氫氧化鉀調(diào)整pH到5～8范圍，進行蒸發(fā)濃縮，獲得Sol-Gel。這種Sol-Gel很容易與水再次以任意比例溶解，方便企業(yè)根據(jù)實際需求進行靈活配比，使用方便高效，催化劑的運輸成本低。最后，使用時，將制備的Sol-Gel催化劑與溶劑按照一定比例混合，獲得成分均勻的燃煤催化劑溶液，并將溶液按照一定比例與煤粉混合均勻，即可進入燃燒室燃燒。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明利用了電鍍污泥固廢中的有效組分，成本低廉，并采用絡(luò)合劑制成Sol-Gel型燃煤催化劑，經(jīng)濟效益較高，可以實現(xiàn)工業(yè)廢棄物的資源化利用。
(2)本發(fā)明Sol-Gel型燃煤催化劑可有效避免催化劑析出和團聚，且可以大幅度減少催化劑的體積和重量，便于運輸。
(3)本發(fā)明Sol-Gel型燃煤催化劑可與溶劑(水、煤油等)任意比例溶解獲得成分均勻的催化劑溶液并噴灑在煤炭表面，方便企業(yè)根據(jù)不同的實際需求及應(yīng)用場景對溶液進行靈活配比。
(4)本發(fā)明Sol-Gel型燃煤催化劑中的絡(luò)合劑可以在燃燒過程中，直接放出熱量和生成氣體，大幅度減少了由于引入催化劑而產(chǎn)生的灰分。
(5)本發(fā)明Sol-Gel型燃煤催化劑具有較高的催化活性，可以改變煤粉的燃燒特性，提高燃燒效率和降低燃煤溫度，同時還可脫硫脫氮，減少污染物的排放。
（發(fā)明人：馮春全;周晨燕;劉芬亮;吳明輝）
