CN115212878A - 一种废钯催化剂回收制备高性能Pd-Ga2O3催化剂的方法 - Google Patents

一种废钯催化剂回收制备高性能Pd-Ga2O3催化剂的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种回收利用废钯催化剂的方法。该方法包括对废催化剂消解，调整浸出液的PH，Ga2O3捕获游离的贵金属等步骤。废Pd催化剂与王水进行消解后，获取浸出液并用氨水调整PH；再将制备的Ga2O3加入上述溶液收集贵金属；对上述体系进行过滤洗涤操作，最后经干燥煅烧步骤得到高催化氧化甲烷性能的Pd‑Ga2O3催化剂。本发明极大缩短了废催化剂回收利用的流程，是一种高效的回收利用工艺。

Description

一种废钯催化剂回收制备高性能Pd-Ga2O3催化剂的方法
技术领域
本发明属于二次资源回收利用领域，涉及一种回收废催化剂中的Pd制备高性能Pd-Ga2O3催化剂的方法。
背景技术
钯基催化剂在环境治理，精细化工，能源化工等领域有着重要的应用。但在催化剂的长期使用中，钯活性组分会因杂质污染或烧结等原因丧失活性，因此需要更换新的催化材料，也就因此产生了废催化剂。虽然钯基催化剂失去活性，但其内部的Pd金属损失较小，具有极大的回收再利用价值。据统计，全球每年约产生80万吨废催化剂，其中含有大量的铂族贵金属（Pt，Pd，Rh等）及其氧化物，从废催化剂中回收贵金属已成为贵金属的重要来源。
从废催化剂中回收Pd一般包括富集、提纯两个过程 (Mariachiara Miceli,Patrizia Frontera, Angela Malara. Recovery/Reuse of Heterogeneous SupportedSpent Catalysts[J]. Catalyst, 2021, 11, 591)。其中富集是提高贵金属的含量，主要是将废催化剂的载体和活性组分分离；提纯即提高贵金属的纯度，主要是将贵金属和其他杂质如贱金属分离，得到高纯度的贵金属或其盐类。显然，要实现废催化剂中Pd的资源化利用，需要对废催化剂先进行溶解、富集、提纯操作等操作，工艺流程复杂，且所用有机溶剂易造成环境污染。
中国专利CN108359809B以离子液体为萃取剂，通过湿法回收工艺处理废旧钯催化剂得到高纯度的氯化钯产品。但此法中使用的离子液体会极大提高贵金属回收的成本，另外含氟原料对后续废水的处理带来挑战。
中国专利CN109852800B提供了一种具有极高钯选择性的萃取剂，其为含硫或含磷的有机配体化合物中的一种或两种以上组合。提供的钯回收方法具有流程短，不含硫，氮元素含量小于低，钯纯度较高的优点。但有机溶剂成本高，且废水含有的硫、磷物质需要进一步处理后才能排放，不适宜大规模生产。
针对目前上述废钯催化剂回收工艺流程长，原料成本高等一系列问题，特提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有废钯催化剂回收工艺过程复杂，环境污染大等不足，提供一种高效回收废催化剂中Pd金属的方法，并直接将其制备成具高催化活性的Pd-Ga2O3催化剂。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
（1）对含Pd催化剂进行消解，保证Pd组分完全溶解。之后进行过滤，并用去离子水洗涤数遍，确保Pd组分基本存在于滤液中；
（2）使用碱性溶液调整滤液PH，使其接近中性；
（3）将自制备的Ga2O3粉末加入至滤液中，在室温下搅拌24h；
（4）对上述混合溶液过滤，并用去离子水洗涤至中性，之后转移至烘箱中干燥；
（5）所得滤饼在马弗炉中焙烧，得到新鲜的Pd-Ga2O3催化剂。
作为优选，步骤（1）中的消解温度为250℃，消解时间为60min。
作为优选，步骤（1）中的消解溶液为王水。
作为优选，步骤（2）调整PH时采用浓度为1mol/L的氨水。
作为优选，步骤（3）中的Ga2O3粉末由氨水沉淀硝酸镓制备，煅烧条件为800℃下3h。
作为优选，步骤（5）中的Pd-Ga2O3催化剂的煅烧条件为500℃下2h。
本发明与现有技术相比，具有如下的突出实质性特点：
1. 回收率高，达到97.91%；
2. 工艺简单，本发明中从含Pd废催化剂至高效新鲜催化剂的过程只需简单的溶解，过滤，调整滤液PH以及煅烧操作；
3. 资源利用率高，本发明的回收方法缩短了从废Pd催化剂到制备新催化剂的复杂工艺流程，且所得催化剂具有良好的催化性能。
附图说明
图1为实施例1的甲烷催化氧化性能图。
具体实施方式
下面通过实例对本发明进一步描述，本实例只用于对本发明进一步说明，但本发明不局限于以下实例
实施例1：
取工业运转后的钯催化剂进行粉碎，研磨操作，为去除表面碳等杂质，在800℃的空气气氛下煅烧3h。称取10g经处理后的粉末，加入适量王水溶液溶解后转移至消解仪中。经过250℃-3h的微波消解后对滤液进行过滤，为调节滤液的PH接近中性，加入200ml的氨水。称取自制备的Ga2O3粉末1g，加入至溶液中并搅拌分散。经室温24h的搅拌后，对悬浊液进行过滤洗涤操作，将所得滤饼在80℃的烘箱中干燥3h，最后转移至马弗炉中500℃下煅烧2h。
测试分析：
将实例1制备的催化剂作为样品进行丙烷催化氧化性能测试。取100mg且筛至40-60目的样品，用石英棉将其填充在催化反应床层中。以1000ppm的甲烷气体和4.5%的O2为原料气，体积空速为60000ml/（gcat·h）。反应器出口的气体组成由福立公司生产的GC9790Ⅱ气相色谱检测。
实施例1对甲烷的转化率如图1所示，其100%、90%和50%的甲烷转化对应温度分别为431、383和334℃，具有较高的催化氧化甲烷性能。

Claims (5)

1.一种废钯催化剂回收制备高性能Pd-Ga2O3催化剂的方法，其特征在于，包括以下内容：
（1）对含Pd废催化剂进行消解，保证Pd组分完全转移至溶液中，之后进行过滤，并用去离子水洗涤数遍，确保Pd组分基本存在于滤液中；
（2）使用碱性溶液调整滤液PH，使其接近中性；
（3）将自制备的Ga2O3粉末加入至滤液中，在室温下搅拌24h；
（4）对上述混合溶液过滤，并用去离子水洗涤至中性，之后转移至烘箱中干燥；
（5）所得滤饼在马弗炉中焙烧，得到新鲜的Pd-Ga2O3催化剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中的消解溶液为王水。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）调整PH时采用浓度为0.2-2mol/L的氨水。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中的Ga2O3粉末由氨水沉淀硝酸镓制备，煅烧条件为800℃下3h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（5）中的Pd-Ga2O3催化剂的煅烧条件为500℃下2h。
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