公布日：2022.04.29
申请日：2022.02.15
分类号：B01J31/22(2006.01)I;B01J37/03(2006.01)I;C10L9/10(2006.01)I;C10L10/00(2006.01)I
摘要
本发明属于固废处理及燃煤催化剂制备技术领域，公开了一种利用电镀污泥制备溶胶-凝胶型燃煤催化剂的方法。所述制备方法为：将电镀污泥经烘干、研磨过筛后添加无机酸进行酸浸处理，获得电镀污泥酸浸液；然后将所得电镀污泥酸浸液用水稀释，添加碱溶液进行pH调节，获得燃煤催化剂初始溶液；再往燃煤催化剂初始溶液中添加络合剂，充分混合均匀，蒸发浓缩至溶液呈胶体状，得到Sol-Gel型燃煤催化剂。本发明利用工业废物制备催化剂降低了生产成本，制备的催化剂为均一的溶胶凝胶型产品，较传统的溶液型催化剂，降低了运输成本，避免了有效成分析出失效的问题，且可以降低煤粉燃烧温度，减少污染物的排放，实现一定的环保效益。
权利要求书
1.一种利用电镀污泥制备溶胶-凝胶型燃煤催化剂的方法，其特征在于，包括如下制备步骤：（1）将电镀污泥经烘干、研磨过筛后添加无机酸进行酸浸处理，获得电镀污泥酸浸液；（2）将步骤（1）所得电镀污泥酸浸液用水稀释，然后添加碱溶液进行pH调节，获得燃煤催化剂初始溶液；（3）往步骤（2）获得的燃煤催化剂初始溶液中添加一定量的络合剂，充分混合均匀，然后蒸发浓缩至溶液呈胶体状，得到溶胶-凝胶型燃煤催化剂；步骤（1）中所述电镀污泥为含铁、铜、镍中至少一种元素的电镀污泥；步骤（2）中所述碱溶液为氢氧化钾或氢氧化钠溶液；所述pH调节是指调节pH值为5~8；步骤（3）中所述络合剂为柠檬酸、EDTA、酒石酸、甘氨酸，或柠檬酸、EDTA、酒石酸、甘氨酸的钾、钠、铵盐中的至少一种；所述络合剂的加入量为电镀污泥酸浸液质量的1‰~5%。
2.根据权利要求1所述的一种利用电镀污泥制备溶胶-凝胶型燃煤催化剂的方法，其特征在于，步骤（1）中所述研磨过筛是指过200目筛。
3.根据权利要求1所述的一种利用电镀污泥制备溶胶-凝胶型燃煤催化剂的方法，其特征在于，步骤（1）中所述无机酸为盐酸、硝酸或硫酸。
4.根据权利要求1所述的一种利用电镀污泥制备溶胶-凝胶型燃煤催化剂的方法，其特征在于，步骤（1）中所述酸浸处理辅助加热、超声处理中的至少一种。
5.一种溶胶-凝胶型燃煤催化剂，其特征在于，通过权利要求1~4任一项所述的方法制备得到。
6.权利要求5所述的溶胶-凝胶型燃煤催化剂的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：将溶胶-凝胶型燃煤催化剂与溶剂混合均匀，获得成分均匀的溶液并喷洒在煤炭表面，然后进入燃烧室燃烧。
7.根据权利要求6所述的溶胶-凝胶型燃煤催化剂的使用方法，其特征在于，所述溶剂为水、煤油或焦油。
发明内容
针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种利用电镀污泥制备溶胶-凝胶型燃煤催化剂的方法。本发明方法其一可利用工业废物制备催化剂降低了催化剂的生产成本，其二制备的催化剂为均一的溶胶凝胶型产品，较传统的溶液型催化剂，降低了运输成本，避免了有效成分析出失效的问题，其三催化剂可以降低煤粉燃烧温度，减少了污染物的排放，实现一定的环保效益。
本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的溶胶-凝胶型燃煤催化剂。
本发明的再一目的在于提供上述溶胶-凝胶型燃煤催化剂的使用方法。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种利用电镀污泥制备溶胶-凝胶型燃煤催化剂的方法，包括如下制备步骤：
(1)将电镀污泥经烘干、研磨过筛后添加无机酸进行酸浸处理，获得电镀污泥酸浸液；
(2)将步骤(1)所得电镀污泥酸浸液用水稀释，然后添加碱溶液进行pH调节，获得燃煤催化剂初始溶液；
(3)往步骤(2)获得的燃煤催化剂初始溶液中添加一定量的络合剂，充分混合均匀，然后蒸发浓缩至溶液呈胶体状，得到Sol-Gel型燃煤催化剂。
进一步地，步骤(1)中所述电镀污泥的种类包含但不局限于含铁、铜、镍中至少一种元素的电镀污泥。
进一步地，步骤(1)中所述研磨过筛是指过200目筛。
进一步地，步骤(1)中所述无机酸的种类包含但不局限于盐酸、硝酸、硫酸等。
进一步地，步骤(1)中所述酸浸处理辅助加热、超声等手段，促进电镀污泥中金属的浸出。
进一步地，步骤(2)中所述碱溶液包含但不局限于氢氧化钾、氢氧化钠溶液等。
进一步地，步骤(2)中所述pH调节是指调节pH值为5～8。
进一步地，步骤(3)中所述络合剂包含但不局限于柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸、甘氨酸，或上述物质的钾、钠、铵盐等有机试剂中的一种或者多种。
进一步地，步骤(3)中所述络合剂的加入量为电镀污泥酸浸液质量的1‰～5％。
一种溶胶-凝胶型燃煤催化剂，通过上述方法制备得到。
上述溶胶-凝胶型燃煤催化剂的使用方法，包括如下步骤：
将溶胶-凝胶型燃煤催化剂与溶剂混合均匀，获得成分均匀的溶液并喷洒在煤炭表面，然后进入燃烧室燃烧。
进一步地，所述溶剂的种类包含但不局限于水、煤油、焦油等。
本发明溶胶-凝胶型燃煤催化剂的制备过程及使用过程的工艺流程图如图1所示。
本发明技术原理为：首先，为了降低成本，我们使用了主要成分为铁铜镍的电镀污泥，采用盐酸等无机酸进行溶解，获得含过渡金属成分的溶液。其次，为了防止催化剂团聚，我们使用了有机络合剂，络合剂包括含有柠檬酸、乙二胺四乙酸(EDTA)、酒石酸、甘氨酸及其钾钠铵盐等的一种或者多种具有金属离子络合功能的有机试剂，并且不限于所提到的这几种。按照一定的络合比例，将其放入过渡金属溶液中，用氢氧化钠或者氢氧化钾调整pH到5～8范围，进行蒸发浓缩，获得Sol-Gel。这种Sol-Gel很容易与水再次以任意比例溶解，方便企业根据实际需求进行灵活配比，使用方便高效，催化剂的运输成本低。最后，使用时，将制备的Sol-Gel催化剂与溶剂按照一定比例混合，获得成分均匀的燃煤催化剂溶液，并将溶液按照一定比例与煤粉混合均匀，即可进入燃烧室燃烧。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明利用了电镀污泥固废中的有效组分，成本低廉，并采用络合剂制成Sol-Gel型燃煤催化剂，经济效益较高，可以实现工业废弃物的资源化利用。
(2)本发明Sol-Gel型燃煤催化剂可有效避免催化剂析出和团聚，且可以大幅度减少催化剂的体积和重量，便于运输。
(3)本发明Sol-Gel型燃煤催化剂可与溶剂(水、煤油等)任意比例溶解获得成分均匀的催化剂溶液并喷洒在煤炭表面，方便企业根据不同的实际需求及应用场景对溶液进行灵活配比。
(4)本发明Sol-Gel型燃煤催化剂中的络合剂可以在燃烧过程中，直接放出热量和生成气体，大幅度减少了由于引入催化剂而产生的灰分。
(5)本发明Sol-Gel型燃煤催化剂具有较高的催化活性，可以改变煤粉的燃烧特性，提高燃烧效率和降低燃煤温度，同时还可脱硫脱氮，减少污染物的排放。
（发明人：冯春全;周晨燕;刘芬亮;吴明辉）
