一种铬渣解毒并制备催化剂的方法及其应用技术

本发明专利技术提供了一种铬渣解毒并制备催化剂的方法及其应用。通过提前氧化处理，将稳定尖晶石结构外易解离的铬氧化为可迁移的六价态并溶于溶剂中，降低了余渣返黄的环境风险，余渣浸出的六价铬含量低于国家标准一般工业固体废渣的限制；与现有铬系催化剂相比，本发明专利技术制备的铬催化剂为低载量、高活性催化剂，单位催化性能更优，通过铬、硫的协同作用，硫元素对表面酸性中心强度的改变，硫元素对催化剂表面间隙能的改变，进而提高催化剂的活性，从而具有更高的催化活性。有更高的催化活性。有更高的催化活性。

【技术实现步骤摘要】
一种铬渣解毒并制备催化剂的方法及其应用


[0001]本专利技术属于固废处理
，具体涉及一种铬渣解毒并制备催化剂的方 法及其应用。

技术介绍

[0002]铬是一种重要的原料，广泛的应用于航空、宇航、汽车、造船、颜料、纺 织、电镀、制革等领域。但在其生产过程中，会产生大量含有六价铬(Cr
6+
)的 废渣，六价铬比三价铬(Cr
3+
)毒性可高百倍以上，是对人体危害最大的8种化 学物质之一。当前对于铬渣的治理，通常可分为无害化和资源化两个方面。无 害化技术包括有干法解毒、湿法解毒、生物解毒等，资源化方法包括有作水泥 矿化剂、玻璃着色剂、建筑用材等。
[0003]CN102191390A中公开了一种先用酸液对铬渣进行酸浸，再对浸出的铬进行 还原和沉淀的方法，但此法需要消耗大量的酸和碱，经济效益不高，环境二次 污染风险较大。CN102978376A中公开了一种铬渣干法还原的解毒工艺，在还原 气氛下利用碳粉作为还原剂对渣进行还原解毒，但反应所需温度较高，易对环 境造成热污染且设备投资费用较高。CN103159419A中公开了一种先用CO2对 铬渣进行加压碳热化处理，再对处理渣进行多级浆洗的铬渣解毒方法，但此法 需要消耗大量的CO2，能耗较大，经济效益不够高。CN110981378A中公开了一 种用酸浸对铬渣进行还原，再添加水泥对铬渣进行固化处理的方法，但该法未 利用渣中的有价元素。CN110330248A中公开了一种含铬固体废物无害化处置并 制成瓷化骨料的方法，此法将铬渣简单脱毒后用作于胚料，但铬渣中的有价元 素未被彻底回收。CN114288604A中公开了一种铬渣无害化与资源化的方法，该 法将铬渣进行硫化脱毒后用于土壤修复，实现了简单资源化利用，但产物的附 加值低。
[0004]由以上实例可看出，实现铬渣无害化的核心是将高溶解性、高毒性的六价 铬还原固定为低毒的三价铬。但渣中的有价元素未被回收利用，同时铬仍暴露 在环境中，随着长期的自然环境作用，三价铬又会被氧化为六价铬，造成二次 污染。而资源化的核心在于将铬渣脱毒后，将其作为辅料参与到其他产品的生 产过程中。但存在投资大、处理量有限、安全隐患、有价元素提取不充分等限 制，带来的经济效益不高。铬渣中可迁移的Cr
6+
含量仅为103.6mg/L，若单纯采 用醇溶液将其浸出则会存在成本费用较高的问题。若将浸出的Cr
6+
作为原料制 备成有用的材料，则可以提高其附加值，带来更多的经济效益。
[0005]实际上，铬是一种重要的催化材料，在很多工业催化领域都有广泛的用途。 如果既能将铬渣解毒，又能回收铬资源获得高附加值催化材料，将更具有应用 价值和现实意义。铬系催化剂是挥发性有机物质VOCs(Volatile OrganicCompounds)催化氧化工艺中常用的催化剂之一，与贵金属催化剂相比，其对于 原料要求低，价格便宜，在催化剂成本和脱除率率等方面占有优势，所以在VOCs 处理领域得到了广泛应用。一直以来，提高铬系催化剂的催化活性都是以增加 催化剂中铬用量为代价的。而高负载铬系催化剂存在环境污染和对人体有害的 缺点，在一定程度上限制了铬系催化剂在工业上的应用。因此，如果能将铬渣 脱毒的同时，研发出具有低铬负载量和超稳定型铬系催化剂成为了处理铬渣的 理想
思路。
[0006]CN110721701A中公开了一种钴
‑
铬改良的催化剂的制备方法。该法制备的 双效催化剂可对VOCs实现协同净化，但铬载量要求为4.5wt％，在催化剂失活 废弃后，存在潜在的Cr(VI)毒害风险。CN113198454A中公开了一种耦合臭氧用 于分解挥发性有机物的催化剂的制备方法。此法采用浸渍法制得铬催化剂，较 以往文献中高负载量的催化剂相比，制得催化剂Cr含量仅为1.5％，但对于铬源 的品质要求较高，催化剂成本高。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种铬渣解毒并制备 催化剂的方法，该法工艺清洁、简单、投资小、见效快、充分提取六价铬，解 毒彻底，有效治理六价铬污染同时无潜在二次环境污染问题。提取的六价铬用 于VOCs处理工艺中铬系催化剂的生产，产物具有优异的催化性能。实现了六 价铬的脱毒和再利用问题，为脱毒渣的综合利用提供了新思路。
[0008]本专利技术的另一目的在于，提供一种上述铬渣解毒并制备催化剂的方法的应 用。
[0009]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]一种铬渣解毒并制备催化剂的方法，包括以下步骤：
[0011](1)对铬渣进行预处理；
[0012](2)将步骤(1)处理后的铬渣与辅料加入有机溶剂，混匀，调节pH；
[0013](3)将步骤(2)中所得混合液进行溶剂热反应，分离得到固体渣；
[0014](4)将步骤(3)中所得固体渣洗涤、干燥后进行磁选分离得到非磁性试 样；
[0015](5)将步骤(4)中所得非磁性试样焙烧后得到催化剂。
[0016]步骤(1)所述的预处理包括过筛和氧化处理。
[0017]上述的过筛的条件为过50～400目筛。
[0018]上述的氧化处理的条件为20～80％氧气氛围下氧化6～24h；优选为40％氧 气氛围下氧化12h。
[0019]步骤(2)所述的辅料包括载体粉末剂、沉淀剂、表面活性剂中的至少一种； 优选为包括载体粉末剂和沉淀剂；更优选为包括载体粉末剂、沉淀剂和表面活 性剂。
[0020]上述的载体粉末剂与处理后的铬渣的摩尔比为1～2:1～2；优选为1:1。
[0021]上述的载体粉末剂包括氧化铝、氧化硅、氯化铝、氧化铁等金属或非金属 的氧化物、氯化物、盐中的至少一种；优选为包括氯化铝、四氯铝酸钠、二氧 化硅和硫酸铁中的至少一种。
[0022]上述的沉淀剂与处理后的铬渣的摩尔比为1:1～3：优选为1:2。
[0023]上述的沉淀剂包括硫脲、碳酸氢铵、尿素、氢氧化钠、氨水、碳酸钠中的 至少一种。
[0024]上述的表面活性剂与处理后的铬渣的摩尔比为1:50～200；优选为1:125。
[0025]上述的表面活性剂包括聚丙烯酰胺、尿素、直链烷基苯磺酸钠、月桂醇硫 酸钠中的至少一种。
[0026]步骤(2)所述的有机溶剂为醇溶液；优选为C1～C20的一元醇、多元醇或 醇类衍生物中的至少一种；更优选为甲醇。
[0027]步骤(2)所述的调节pH为调节pH值至10～14；优选为调节pH值至11。
[0028]步骤(3)所述的溶剂热反应的条件为100～250℃下反应8～15h；优选为 180℃下反应12h。
[0029]步骤(3)所述的溶剂热反应为在高压反应釜中进行。
[0030]步骤(3)所述的分离为离心分离；
[0031]步骤(4)所述的洗涤为使用去离子水和乙醇交替洗涤2～4次；优选为3 次。
[0032]步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铬渣解毒并制备催化剂的方法，其特征在于包括以下步骤：(1)对铬渣进行预处理；(2)将步骤(1)处理后的铬渣与辅料加入有机溶剂，混匀，调节pH；(3)将步骤(2)中所得混合液进行溶剂热反应，分离得到固体渣；(4)将步骤(3)中所得固体渣洗涤、干燥后进行磁选分离得到非磁性试样；(5)将步骤(4)中所得非磁性试样焙烧后得到催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)所述的预处理包括过筛和氧化处理；所述的过筛的条件为过50～400目筛。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述的氧化处理的条件为20～80％氧气氛围下氧化6～24h。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(2)所述的辅料包括载体粉末剂、沉淀剂、表面活性剂中的至少一种。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述的载体粉末剂与处理后的铬渣的摩尔比为1～2:1～2；所述的载体粉末剂包括氯化铝、四氯铝酸钠、二氧化硅和硫酸铁中的至少一种；所述的沉淀剂与处理后的铬渣的摩尔比为1:1～3：所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：宿新泰，刘泳岐，楚沙沙，向茂，李金林，符馨滢，李伟，李芊芊，杨博，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：