本技术公开了一种原位合成的贵金属基分子筛催化剂,用于催化降解工业尾气中邻二氯苯的方法。该催化剂以MFI分子筛为载体,钌、钯、铂、铑等贵金属作为活性组分,掺杂第二组分锡辅助提高催化剂稳定性与产物选择性。该催化剂在反应温度为350~400℃时,可以将工业尾气中邻二氯苯完全降解,生成CO2、H2O和HCl,副产物(Cl2、多氯苯)收率小于5%。
背景技术
间苯二甲基异氰酸酯(XDI)是一种特殊的异氰酸酯,具有广阔的市场空间,被广泛应用于光学树脂、涂层和胶粘剂、新能源材料等领域。目前,XDI的制备方法主要有两种:光气法和非光气法。光气法是一种传统的XDI制备方法,但该方法在安全性和环保性方面存在较大的问题。非光气法是当前XDI制备领域的研究热点和发展方向,其中尿素法制备XDI是一种具有发展潜力的合成方法,通过选择合适的催化剂和优化反应条件,可以实现高效、环保的XDI生产。然而在尿素法制备XDI的过程中,会产生含有邻二氯苯(O-DCB)的尾气污染物,对大气环境和人体健康造成危害。
研究表明,反复或长期接触邻二氯苯可能导致皮肤脱脂,引起干燥或皲裂。如果摄入邻二氯苯,会导致肾脏和肝脏损伤。该物质还可能对中枢神经系统、肝脏、肾脏及血液系统造成损害。世界卫生组织国际癌症研究机构已将邻二氯苯列入3类致癌物清单。邻二氯苯是一种不可生物降解的有机化合物,会对环境造成显著危害。一方面,邻二氯苯可溶于水,会对水体造成污染。另一方面,邻二氯苯的挥发性较强,容易释放到大气中,造成空气质量下降。邻二氯苯对水生生物和其他生态系统成员有毒害作用,会进一步破坏生态平衡。因此如何快速、高效、安全地消除工业尾气中的邻二氯苯对于人体健康和生态环境保护是非常重要的。
现有技术中,治理邻二氯苯等氯代芳烃类污染物的技术主要有吸附法和催化氧化法。其中,吸附法只能对污染物分子富集,无法降解污染物。而催化氧化法因其具有燃烧温度低、处理效率高和安全性好等优点,被认为是去除氯代芳烃类污染物最具前景的手段,其关键在于催化剂的研制。近年来,具有低温高催化活性的贵金属催化剂受到国内外学者的广泛关注。专利CN118698588A提供一种降解氯代芳烃有机污染物的Cu-Ce复合金属氧化物。该发明通过煅烧最终得到具有介孔结构的Cu-Ce复合金属氧化物。将该催化剂研磨或加工成型与含有氯代芳烃类有机污染物混合或置于含有氯代芳烃类有机污染物的环境中,可实现较高的催化活性。但与贵金属催化剂相比,过渡金属氧化物催化剂低温下催化氧化含氯芳烃能力更差,缺乏选择性。专利CN110433800A公开了一种具有晶面效应的负载型钌催化剂的制备,通过制备出暴露特定(001)晶面的TiO2载体,调控Ru在TiO2(001)晶面的落位,利用Ru与载体的强相互作用,组装生成具有功能化纳米结构的Ru/TiO2催化剂,实现对氯代芳烃的催化降解。然而,以氧化物作为载体,其较低的比表面积导致暴露的活性位点较少氯代芳烃的降解效率较差。专利CN118206437A公开了一种分子筛负载型金属催化剂催化烯烃氧化合成含氧化物的方法,该方法采用贵金属Pd作为活性组分,沸石分子筛作为载体,由于沸石分子筛具有规整的拓扑结构,对底物分子具有高效的富集能力,加速底物分子的吸附转化,提升转化率。然而,负载型催化剂的活性组分在载体上的分散不均,导致催化活性和选择性较低。以上现有公开的催化剂仍无法满足高效环保降解工业尾气中邻二氯苯的要求。
实现思路