【摘要】：SCR脫硝廢催化劑既是污染環(huán)境的固體廢棄物,同時(shí)又是含有Ti、W、Mo、V、Ni、Al等金屬化合物的寶貴資源。本文分別采用鈉化煅燒-水浸和水浸-亞熔鹽兩種工藝對(duì)廢催化劑中的有價(jià)組份進(jìn)行了分離,并用離子交換樹脂對(duì)該工藝所產(chǎn)生的酸性溶液中的金屬離子進(jìn)行了分離和回收,用化學(xué)沉淀法對(duì)堿性溶液中的鉬、釩、鎢、硅、鋁等離子進(jìn)行了分離和回收。廢催化劑的浸出實(shí)驗(yàn)表明,鈉化焙燒-水浸工藝處理SCR廢催化劑的優(yōu)化條件為預(yù)處理溫度700℃,預(yù)處理時(shí)間3 h,Na2CO3加入量為1.5 g/g.cat,鈉化焙燒溫度700℃,焙燒時(shí)間3 h;此時(shí)W、Mo、V、Si、Al的浸出率分別為91.4%、91.9%、92.6%、72%和72.5%。水浸-NaOH亞熔鹽工藝的優(yōu)化條件為水浸溫度95℃,水浸固液比為1:2,浸出時(shí)間5 h;亞熔鹽過程N(yùn)aOH加入量為2.0g/g.cat,亞熔鹽溫度為150℃,亞熔鹽時(shí)間為3 h;此時(shí)釩、鉬、鎢金屬氧化物的浸出率可分別達(dá)到96.5%、98%、94%,TiO2樣品純度可達(dá)92 wt.%。水浸-亞熔鹽工藝收集的酸性溶液依次通過強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂、強(qiáng)堿性陰離子交換樹脂、弱酸性陽離子樹脂處理,分別吸附酸液中的釩、鎳、鋁離子,考察了溫度、時(shí)間、樹脂加入量對(duì)處理效果的影響,將剩余酸液濃縮后得到副產(chǎn)品硫酸。通過HCl+NaCl混合再生溶液對(duì)樹脂再生,可以分別回收到鎳、鋁、釩化合物,再生后的樹脂可以進(jìn)行多次使用。水浸-亞熔鹽工藝得到的含有鎢、鉬、釩、硅、鋁等離子的堿性溶液使用化學(xué)沉淀法將各金屬分離并回收。首先,通過Al2(SO4)3+MgSO4復(fù)合沉淀劑優(yōu)先去除堿性溶液中的硅離子和鋁離子,其去除率分別為97.5%、93.8%,且鎢、鉬、釩的損失率很低。其次,用Na2S除鉬,在S/Mo摩爾比為16,反應(yīng)平衡pH控制為7-7.4,水浴溫度70℃,反應(yīng)時(shí)間2 h,可將98%以上的鉬酸根轉(zhuǎn)化為硫代鉬酸根,且在該試驗(yàn)條件下,鎢和釩的損失率分別為9.0%和6.7%。過濾分離后,向?yàn)V液中加入過量Ca(OH)2沉淀鎢和釩離子。生成的釩酸鈣溶液用甲酸選擇浸出,向浸出液中加入氨水沉釩,最終以釩酸氨的形式回收釩元素。CaWO4固體經(jīng)熱的鹽酸處理后轉(zhuǎn)化為H2WO4析出,煅燒得到WO3。
【圖文】：

圖 1-1 SCR 催化脫硝反應(yīng)原理圖Fig 1-1 The reaction mechanism of selective catalytic reduction denitratioprocess關(guān)于在釩鈦系 SCR 催化劑上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)的研究一直存在分歧，因此脫硝機(jī)理的解釋始終不盡相同。但 Langmuir-Hinshelwood 機(jī)理和 Eley-Ride理是被大多數(shù)研究者認(rèn)同的。（一）Langmuir-Hinshelwood 機(jī)理Langmuir-Hinshelwood 機(jī)理認(rèn)為，SCR 脫硝過程中反應(yīng)物 NH3與 NOx 附在催化劑上，NH3以 NH4+物種的形式吸附在 V2O5上。當(dāng)有 O2存在時(shí)，，NNO2的形式也吸附在V2O5上，這兩種吸附物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成N2和H反應(yīng)完全后產(chǎn)物 N2與 H2O 從催化劑脫附。當(dāng)沒有 O2存在時(shí)，NOx 不會(huì)在 發(fā)生吸附。NH4++σ→σ-NH4+（快） (NO2+σ→σ-NO2（快） (1σ-NO2+σ-NH4+→σ-N2+σ-H2O（慢） (1

第一章 文獻(xiàn)綜述也有密切的關(guān)聯(lián)。NH4+與煙氣中的 NO 結(jié)合生成過渡態(tài)化合物，過渡態(tài)化合物分解生成 N2和 H2O。該 SCR 脫硝反應(yīng)步驟如圖所示[18]：1、NH3擴(kuò)散到釩鈦系催化劑表面；2、V2O5表面的 B 酸活性位 V-OH 快速將 NH3吸附，使其形成 NH4+離子團(tuán)；3、NO 擴(kuò)散到釩鈦系催化劑表面；4、NO 與吸附態(tài)的 NH4+離子團(tuán)結(jié)合生成過渡態(tài)化合物；5、過渡態(tài)化合物分解為最終產(chǎn)物 N2和 H2O；6、最終產(chǎn)物 N2和 H2O 擴(kuò)散離開釩鈦系催化劑表面。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：X705;TF803.21

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2552479