一种赤泥基VOCs预处理剂及其制备方法与应用与流程

本发明属于vocs催化剂，具体涉及一种赤泥基vocs预处理剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、挥发性有机物（vocs）是引起雾霾、大气光化学烟雾、温室效应和臭氧层破坏的主导原因之一，其排放源主要以人为排放源为主，多半为石油化工相关产业的生产过程、燃料燃烧过程以及产品消费行为造成。其中硅橡胶等行业vocs废气中因含有硫和有机硅，导致催化氧化治理工艺中催化剂硅中毒和硫中毒，从而让催化剂快速中毒失活。

2、现有技术中制备vocs预处理剂，主要是针对单一的含硅有机废气，鲜有涉及能够同时处理含有硫和有机硅的vocs预处理剂；同时现有的vocs预处理剂的制备方法，多通过真空涂覆法制备，该方法制备得到的预处理剂预处理能力受到涂层负载量限制，难以满足不断累积的vocs的处理需求。虽已有少许应对方法例如：专利cn 114100669a 公开了一种挤出式400目蜂窝含硅vocs前处理催化剂，包括铝基载体、活性组分和其他助剂。虽然该催化剂可以起到保护后端贵金属催化剂的效果，但是其挤出式生产工艺和高目数等特点极大的提高了生产成本，且无法适用于同时含硫和有机硅工况。

3、赤泥作为工业铝生产过程产生的有害废渣，主要化学组成成分包括：fe2o3、al2o3、tio2、sio2、na2o、mgo，还有许多诸如cu、mn、v、zr 、k等元素。由于赤泥的产生量较大且应用手段有限，大量的赤泥不能得到有效利用，只能依靠堆场进行堆放，占据了大量的土地资源，且对大气、水资源和土壤等造成污染，因此如何实现赤泥的资源化利用已成为炼铝工业亟待解决的难题。铁基催化剂具有良好的氧化还原性能和抗水性能，部分研究以富含fe2o3的赤泥制备成脱硝催化剂，但需要对赤泥进行复杂的脱碱处理以降低碱性成分（如na2o、k2o等）对脱硝性能影响。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种赤泥基vocs预处理剂，从而克服现有技术的不足，通过在赤泥中直接添加sn构筑fe-sn-al含硫有机硅预处理体系，提高fe2o3、al2o3抗硫性能的同时，将vocs中的硅元素捕获在预处理剂铝位点上生成二氧化硅晶体；赤泥中的碱性成分可以有效吸附vocs中的二氧化硫（so2）形成硫酸盐，有效降低硅橡胶行业vocs中的有机硅和so2对后端贵金属或非贵金属催化剂毒化影响。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案为：

3、第一方面，本发明提供一种赤泥基vocs预处理剂，按重量份数计，所述赤泥基vocs预处理剂的组分为：赤泥70-90份、sn前驱体5-20份、助剂5-10份、水20-40份。

4、在一些其他实施方式中，所述sn前驱体为氯化锡、氯化亚锡或锡酸钠中的一种或多种；

5、或，所述赤泥的粒径d90为5-50μm。

6、在一些其他实施方式中，所述助剂为玻璃纤维、硅溶胶、铝溶胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺或矿物油中的一种或多种。

7、发明人在研究中发现，拜耳法得到的赤泥的比表面积较大，具有多孔骨架结构，含有的al2o3为15-40 wt.%，具有应用于vocs催化燃烧领域中有机硅预处理的潜力。锡前驱体的加入便于构筑fe-sn-al体系，利用fe、sn、al三者间的相互作用，增加fe-al表面疏电性，抑制so2上的电子向fe-al位点转移，从而减少fe-al表面so2的吸附和硫酸盐的形成。助剂的加入能够增强赤泥基vocs预处理剂的机械强度、微孔结构和比表面积；同时，助剂中的有机物质在焙烧过程中去除形成孔道结构，丰富的孔道结构有利于增加预处理剂与vocs废气的接触面积和时间，提高预处理效果。

8、第二方面，本发明提供第一方面所述赤泥基vocs预处理剂的制备方法，包括以下步骤：

9、（1）将赤泥、sn前驱体、助剂和水混合，得到混合物；

10、（2）将混合物进行混炼，制得泥料；

11、（3）将泥料进行挤出成型、切割后得到预处理剂湿胚；

12、（4）将预处理剂湿胚干燥、煅烧后即得赤泥基vocs预处理剂。

13、在一些其他实施方式中，步骤（2）中，所述混炼的时间为0.5-2h；混炼完成后，还进行过筛处理，所述过筛处理为依次进行粗炼过筛、陈腐、精炼过筛后；

14、所述粗炼过筛的滤网规格为25- 100目，所述陈腐的时间为6- 24h，所述精炼过筛的滤网规格为100目-200目。

15、在一些其他实施方式中，步骤（3）中，预处理剂湿胚的形状为长方体、正方体或圆柱体；

16、所述预处理剂湿胚的截面开孔数为100- 400目，长度为50- 300mm，从而保证预处理剂的压损与常规vocs催化剂一致。

17、在一些其他实施方式中，步骤（4）中，所述干燥为微波干燥，微波干燥的功率为50-500 w，微波干燥的时间10 -120min；

18、或，所述焙烧温度为400 - 600℃，焙烧时间2 -15h。

19、第三方面，本发明提供第一方面所述赤泥基vocs预处理剂在处理vocs气体方面的应用。

20、在一些其他实施方式中，所述赤泥基vocs预处理剂用于将vocs气体中的si、s同时捕获，降低vocs中的有机硅和so2对后端贵金属或非贵金属催化剂的接触。

21、第四方面，本发明提供一种vocs的处理方法，在vocs催化剂前端或上游安装第一方面所述赤泥基vocs预处理剂。

22、本发明的有益效果：

23、（1）本发明通过sn掺杂拜耳法赤泥制备用于硅橡胶行业含硫与有机硅vocs气体预处理的预处理剂，有机硅vocs先被al2o3的al位点捕获，再被fe2o3氧化为sio2累积在预处理剂表面，从而显著降低气体中有机硅含量，有效减缓后端贵金属催化剂的硅中毒问题；

24、（2）本发明所用的拜耳法赤泥不需要进行复杂、高成本的脱碱处理，赤泥中含有的碱性成分（如na2o、k2o等）可以高效吸附vocs气体中的so2，生成硫酸盐，从而显著降低气体中so2含量，有效减缓后端贵金属催化剂的硫中毒问题；另一方面，通过添加sn构筑的fe-sn-al氧化物体系，提高fe2o3和al2o3的抗硫性能，从而保持高效有机硅预处理能力；

25、（3）通过本发明可以实现赤泥的资源化利用，减少赤泥对自然环境的污染；同时，通过本发明制备的预处理剂实现硅橡胶行业含硫与有机硅vocs的预处理，避免vocs贵金属催化剂快速失活造成经济损失，有利于促进催化燃烧工艺替代部分直接燃烧工艺在硅橡胶vocs废气治理领域的应用，实现vocs治理的减污降碳。

26、（4）本发明制备方法简单、实用性强，易于推广。

1.一种赤泥基vocs预处理剂，其特征在于，按重量份数计，所述赤泥基vocs预处理剂的组分为：赤泥70-90份、sn前驱体5-20份、助剂5-10份、水20-40份。

2.如权利要求1所述赤泥基vocs预处理剂，其特征在于，所述sn前驱体为氯化锡、氯化亚锡或锡酸钠中的一种或多种；

3.如权利要求1所述赤泥基vocs预处理剂，其特征在于，所述助剂为玻璃纤维、硅溶胶、铝溶胶、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、乙二醇、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚丙烯酰胺或矿物油中的一种或多种。

4.一种权利要求1-3任一项所述赤泥基vocs预处理剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

5.如权利要求4所述赤泥基vocs预处理剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述混炼的时间为0.5-2h；混炼完成后，还进行过筛处理，所述过筛处理为依次进行粗炼过筛、陈腐、精炼过筛后获得泥料；

6.如权利要求4所述赤泥基vocs预处理剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，预处理剂湿胚的形状为长方体、正方体或圆柱体；

7. 如权利要求4所述赤泥基vocs预处理剂的制备方法，其特征在于，步骤（4）中，所述干燥为微波干燥，微波干燥得的功率为50- 500 w，微波干燥的时间10 -120min；

8.一种权利要求1-3任一项所述赤泥基vocs预处理剂在处理vocs气体方面的应用。

9.如权利要求8所述应用，其特征在于，所述赤泥基vocs预处理剂用于将vocs气体中的si、s同时捕获，降低vocs中的有机硅和so2对后端贵金属或非贵金属催化剂的接触。

10.一种vocs的处理方法，其特征在于，在vocs催化剂前端或上游安装权利要求1-3任一项所述赤泥基vocs预处理剂。