废弃SCR催化剂在制备二氧化硅-二氧化钛复合光催化剂中的应用

技术领域

本发明涉及废弃资源回收利用技术领域，尤其是涉及一种废弃SCR催化剂在制备二氧化硅-二氧化钛复合光催化剂中的应用。

背景技术

我国绝大部分火电厂目前都使用烟气脱硝装置，该装置采用SCR(Urea-basedSelective Catalytic Reduction)技术将氮氧化物转化为对环境无害的N

SCR催化剂的主要组分为：五氧化二钒(主要活性成分)，二氧化钛(载体)，三氧化钨或三氧化钼(添加剂)，二氧化钛的含量在一般80％～85％左右。技术脱硝原理为：在催化剂作用下，向温度约280～420℃的烟气中喷入氨，将NOx还原成N

对于SCR废催化剂回收，除了再次活化利用外，面对大量无法再活化利用的废弃催化剂，国内外研究者提出了一些处理方案，主要倾向将其作为废弃物来进行处理，包括：(1)填埋处理，(2)用作水泥原料或混凝料，(3)研磨后与煤混烧，(4)回收其中的有用金属材料。

第一种方案对环境影响较大，并且浪费严重，最不可取。第二第三种经济效益低并且过程复杂，研究意义也不大。而与前三种方式相比，回收SCR废催化剂中的金属材料是一种更加环保的处理方式。由于废SCR催化剂中含有高附加值金属元素，对其中金属元素的回收利用是目前研究的热点。通过分离提纯技术可以实现废SCR催化剂中V

因此，研究开发出一种新型的废弃SCR催化剂回收利用方法，将废弃SCR催化剂变废为宝，制备为具有较高工业附加值的SiO

有鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种废弃SCR催化剂在制备SiO

本发明的第二目的在于提供一种由上述应用方法制备得到SiO

为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：

本发明提供的一种废弃SCR催化剂在制备SiO

进一步的，所述应用方法包括以下步骤：

(a)、将废弃SCR催化剂进行预加工处理，该过程包括高压空气枪吹扫废弃SCR催化剂表面灰尘，用硫酸溶液浸泡，清水清洗，再进行破碎研磨和干燥；

(b)、将预处理后的废弃SCR催化剂粉体与浓硫酸进行反应，得到含有硫酸氧钛的溶液A；

(c)、提供硅酸钠溶液，随后将硅酸钠溶液加入步骤(b)溶液A中，控制溶液pH值，并在一定温度条件和不断搅拌状态下，进行水解反应，得到光催化剂中间体；

(d)、将步骤(c)得到的光催化剂中间体依次进行洗涤、干燥、煅烧，研磨，得到SiO

进一步的，所述废弃SCR催化剂预加工过程采用72％～95％硫酸溶液进行浸泡，浸泡时间为0.5～3h，经过水洗涤和干燥程序后，研磨至粒径100～325目的粉末；

优选地，所述步骤(b)所述浓硫酸为浓度87％的硫酸溶液，浸泡时间为1h，经过水洗涤和105℃干燥2h程序后，研磨为粒径为200目的粉末。

进一步的，所述步骤(b)中废弃SCR催化剂与浓硫酸进行反应的反应温度为120～250℃，时间为1～6h；

优选地，所述步骤(b)所述浓硫酸加入量与废弃SCR催化剂原料中TiO

优选地，所述步骤(b)中废弃SCR催化剂与浓硫酸进行反应的反应温度为200℃，时间为3h。

进一步的，所述步骤(c)中硅酸钠溶液质量浓度1～20g/L的硅酸钠溶液；

进一步的，所述步骤(c)水解反应中硅酸钠溶液与含硫酸氧钛溶液的混合体积比为300～400∶1。

更进一步的，所述步骤(c)水解反应的pH值为1～3，时间为2～6h，；

优选地，所述水解反应的pH值为2，时间为3h；

优选地，所述水解反应在搅拌的条件下进行，搅拌速度300r/min。

进一步的，所述步骤(d)干燥的方法为：首先在105～110℃下烘干1～3h，随后在400～750℃下焙烧2～5h。

优选地，所述步骤(d)干燥方法为，首先在105℃下烘干2h，随后在550℃下焙烧3h。

本发明提供的一种SiO

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明提供的废弃SCR催化剂在制备SiO

本发明提供的SiO

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的一个方面，一种废弃SCR催化剂在制备SiO

本发明提供的废弃SCR催化剂在制备SiO

在本发明的一种优选实施方式中，所述应用方法包括以下步骤：

(a)、将废弃SCR催化剂进行预加工处理，所述预加工处理过程包括使用高压空气枪吹扫废弃SCR催化剂表面灰尘，随后用硫酸溶液浸泡，清水清洗，再进行破碎研磨和干燥；

(b)、将预处理后的废弃SCR催化剂粉体与浓硫酸进行反应，得到含有硫酸氧钛的溶液A；

(c)、提供硅酸钠溶液，随后将硅酸钠溶液加入步骤(b)溶液A中，控制溶液pH值，并在一定温度条件和不断搅拌状态下，进行水解反应，得到光催化剂中间体；

(d)、将步骤(c)得到的光催化剂中间体依次进行洗涤、干燥、煅烧，研磨，得到SiO

作为一种优选的实施方式，上述应用方法：首先将废弃SCR催化剂进行预加工处理，随后将预处理后的废弃SCR催化剂粉体与浓硫酸进行反应，得到含有硫酸氧钛的溶液A；然后将硅酸钠溶液加入溶液A中，控制溶液pH值，并在一定温度条件和不断搅拌状态下，进行水解反应，得到光催化剂中间体；由于介孔SiO

此外，上述SiO

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(a)预加工处理的方法包括：用高压空气枪吹扫废弃SCR催化剂表面灰尘，随后采用72％～95％硫酸溶液进行浸泡，浸泡时间为0.5～3h，然后经水洗涤和干燥程序后，研磨至粒径100～325目的粉末。

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(b)中浓硫酸为浓度87％的硫酸溶液，废弃SCR催化剂粉体与浓硫酸进行反应的时间为1～6h，经过水洗涤和105℃干燥2h后，研磨为粒径为200目的粉末；

在上述优选实施方式中，所述步骤(b)中废弃SCR催化剂与浓硫酸进行反应的反应温度为120～250℃，时间为1～6h。

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(b)中浓硫酸加入量与废弃SCR催化剂原料中TiO

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(c)中硅酸钠溶液质量浓度1～20g/L的硅酸钠溶液；

在上述优选实施方式中，所述硅酸钠溶液中硅酸钠的浓度为12g/L。

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(c)水解反应中硅酸钠溶液与含硫酸氧钛溶液的混合体积比为300～400∶1。

在上述优选实施方式中，所述步骤(c)水解反应的pH值为1～3，时间为2～6h；

优选地，所述水解反应的pH值为2，时间为3h；

在上述优选实施方式中，所述水解反应在搅拌的条件下进行，搅拌速度300r/min。

在本发明的一种优选实施方式中，所述步骤(d)干燥的方法为：首先在105～110℃下烘干1～3h，随后在400～750℃下焙烧2～5h；

优选地，所述步骤(d)干燥方法为，首先在105℃下烘干2h，随后在550℃下焙烧3h。

根据本发明的一个方面，一种SiO

上述光催化剂具有较好的光催化性能，经实验验证，在紫外光照射下30分钟内可以完全降解罗丹明B，其可见光催化性能优于德国迪高沙P25纳米钛白的催化效果。

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行进一步地说明。

实施例1

一种SiO

(1)、将废弃SCR催化剂前期表面清洁处理的具体流程包括高压空气枪吹扫表面附着的灰尘，使用5％的稀硫酸对表面进行浸泡2h，然后用水冲洗2-3遍，表面呈中性，再用烘箱105℃进行2h干燥，经过球磨机研磨至200目以上，随后干燥研磨为100～325目的粉末；

(2)、取6.26g浓硫酸于烧杯中，将上述6.8克步骤(1)的废弃SCR催化剂粉料放入烧杯中，再加入6g浓硫酸，升温至200℃，反应3小时，得到含有硫酸氧钛的溶液A；

(3)、在充分搅拌的情况下将含模数为3的水玻璃21克的溶液100mL缓慢滴加到含有硫酸氧钛的溶液A中进行水解反应；反应过程中一直搅拌，加入氨水调节pH至2.0；继续搅拌反应3h后，静置1d；

(4)、将水解反应后的溶液过滤，去离子水洗涤至pH为中性，再用无水乙醇洗涤2次；随后在105℃条件下烘干，然后550℃～700℃焙烧1小时，研磨至325目，得到白色粉末状SiO

实施例2

一种SiO

(1)、将废弃SCR催化剂前期表面清洁处理的具体流程包括高压空气枪吹扫表面附着的灰尘，使用5％的稀硫酸对表面进行浸泡2h，然后用水冲洗2-3遍，表面呈中性，再用烘箱105℃进行2h干燥，经研磨为100～325目的粉末；

(2)、取12.26g浓硫酸于烧杯中，加热至200℃，将6.8克废料放入烧杯中，反应3小时，得到含有硫酸氧钛的溶液A；

(3)、在搅拌的情况下将100mL浓度为2.5mol/L硅酸钠溶液缓慢倒入含有硫酸氧钛的溶液A中进行水解反应；反应过程中保持100℃，并一直搅拌，加入氨水调节pH至2.0；继续搅拌反应3h后，静置1d；

(4)、将水解反应后的溶液过滤，去离子水洗涤至pH为中性，再用无水乙醇洗涤2次；随后在110℃条件下烘干，然后550℃～700℃焙烧1～2小时，研磨至325目，得到白色粉末状SiO

实施例3

一种SiO

(1)、将废弃SCR催化剂前期表面清洁处理的具体流程包括高压空气枪吹扫表面附着的灰尘，使用10％的草酸对表面进行浸泡2h，然后用水冲洗2-3遍，表面呈中性，再用烘箱105℃进行2h干燥，经过球磨机研磨至为325目的粉末；

(2)、取50g浓硫酸于烧杯中，加热至200℃，将28克废料放入烧杯中，反应3小时，得到含有硫酸氧钛的溶液A；

(3)、在搅拌的情况下将模数为3.2的水玻璃饱和溶液200mL缓慢倒入含有硫酸氧钛的溶液A中进行水解反应，反应过程中保持85℃～95℃，并一直搅拌，加入氨水调节pH至2.0；继续搅拌反应3h后，静置1d；

(4)、将水解反应后的溶液过滤，去离子水洗涤至pH为中性，再用去离子水洗涤2～3次；随后在110℃条件下烘干，然后550℃～700℃焙烧2小时，研磨至325目，得到白色粉末状SiO

实施例4

一种SiO

(1)、将废弃SCR催化剂前期表面清洁处理的具体流程包括高压空气枪吹扫表面附着的灰尘，使用5％的硫酸对表面进行浸泡3h，然后用水冲洗2-3遍，表面呈中性，再用烘箱105℃进行3h干燥，经过球磨机研磨至200目；

(2)、取500g浓硫酸于烧杯中，加热至180℃，将300克废料放入烧杯中，反应3小时，得到含有硫酸氧钛的溶液A；

(3)、在搅拌的情况下将1000mL饱和硅酸钠溶液缓慢倒入含有硫酸氧钛的溶液A中进行水解反应，反应过程中保持85℃～95℃，并一直搅拌，加入氨水调节pH至1.0；继续搅拌反应3h后，静置1d；

(4)、将水解反应后的溶液过滤，去离子水洗涤至pH为中性，再用去离子水洗涤2～3次；随后在110℃条件下烘干，然后550℃～600℃焙烧2～3小时，产物经过解聚打散，得到白色粉末状SiO

对比例1

市售德国迪高沙P25纳米钛白光催化剂。

实验例1

为表明本申请制备得到的光催化剂具有较好的光催化效果，现特将实施例1～3以及对比例1的光催化剂在罗丹明B水溶液中进行检测：

具体检测方法为：采用光化学反应仪器进行紫外光及全光的罗丹明B溶液降解检测；

检测结果：本申请实施例1～3制备得到的光催化剂30分钟内可以完全降解罗丹明B，其30分钟内，紫外光条件下降解罗丹明B达到90％以上，可见光催化性能优于德国迪高沙P25纳米钛白的催化效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。