【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及催化劑，尤其涉及一種金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
1、塑料垃圾是一個緊迫的全球性問題。塑料和微塑料泄漏到生態系統中，最終會污染食物鏈。一些研究表明，我們的飲用水、海鮮甚至空氣中都存在微塑料和納米塑料，可能對人類和野生動物的健康構成嚴重威脅。在中國香港，每天產生約2,100噸塑料廢物，其中只有不到15％被回收(在本地或出口)。剩下的被丟棄在垃圾填埋場，這些垃圾已經飽和，不適合分解或散落在野生動物中。
2、為了防止環境污染和資源浪費，目前已經開發出熱回收、生物回收和化學回收等不同的技術方法對廢塑料進行循環利用。但是現有技術還存在需要提高和改進的空間。例如，生物和化學回收有可能將廢塑料轉化為單體材料，但是其反應過程復雜、產率較低且成本較高。另一方面，以催化熱解技術為代表的熱處理技術雖然是目前大規模商業化的處理方式，特別是利用塑料廢棄物熱解制燃料油(ptf)是一種有可能大規模地將塑料回收成有用的產品的技術，并減少化石燃料的開采。這使得ptf成為一種更具可持續性的解決方案，也是綠色燃料中具有競爭力的選擇。
3、在熱解過程中，塑料在高溫和惰性環境中進行處理，以分解分子間和分子內的作用力。塑料熱分解的產物是炭和各種長度的碳氫化合物，如燃料氣、燃料油和蠟。該領域其中一個研究方向是如何提高液體熱解油的產率和質量。al-salem等人認為催化熱解可以優化所需產物的產率和質量。該類技術的核心是高效低成本的催化劑材料的開發和利用。但是目前商用催化熱解廢塑料催化劑面臨如下問題
技術實現思路
1、有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑及其制備方法和應用，所要解決的技術問題是現有催化熱解廢塑料催化劑面臨多種問題，包括催化劑選擇性不足，導致產品分布不理想以及催化劑在高溫和反應環境下的穩定性問題，容易發生失活和中毒。此外，現有催化劑對反應條件，特別是溫度的要求較高，增加了工藝復雜性和能耗。
2、為了達成上述目的，本專利技術提供了一種金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，包括如下步驟：
3、(1)預處理：將母體原料a在400-600℃下煅燒2-6小時，冷卻后得到母體材料a1；
4、(2)原料混合：將母體材料a1和b按照比例混合為母體原料復合物a1/b；
5、(3)金屬擔載：將母體原料復合物a1/b浸入到金屬硝酸鹽溶液中，在20-40℃下攪拌混合2-6小時，隨后經離心分離和清洗過程并重復4-6次后，得到離心固體殘留s1；
6、(4)干燥：將離心固體殘留s1在模具中干燥過夜，得到棒狀s1；
7、(5)粉碎篩分：將棒狀s1在研缽中粉碎，篩出粒徑為0.9mm的催化劑前體材料cat-0；
8、(6)煅燒：將催化劑前體材料cat-0在400-600℃下煅燒2-6小時，自然冷卻至室溫得到催化劑cat-1，即所述金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑。
9、優選的，其中步驟(1)中，所述母體原料a和a1分別為hzsm-5和煅燒處理后的hzsm-5。
10、優選的，其中步驟(2)中，所述b為膨潤土、高嶺土、蒙脫石、硅膠、鋁土礦、活性炭、陶瓷材料或金屬氧化物；所述母體材料a1和b的質量混合比例為30:70-80:20。
11、優選的，其中步驟(3)中，所述金屬硝酸鹽為fe、ni、co或zn的硝酸鹽；所述金屬硝酸鹽溶液的濃度為1.9-2.2m，所述離心固體殘留s1為fe、ni、co或zn的hzsm/膨潤土復合材料。
12、優選的，其中步驟(4)中，所述模具為棒狀模具，所述干燥溫度為70-100℃，所述棒狀s1為干燥后的fe、ni、co或zn的hzsm/膨潤土復合材料。
13、優選的，其中步驟(5)中，所述催化劑前體材料cat-0為粉碎后的fe、ni、co或zn的hzsm/膨潤土。
14、優選的，其中步驟(6)中，所述溫度為400-600℃，所述時間為2-6小時，所述催化劑cat-1為煅燒處理后的fe、ni、co或zn-hzsm/膨潤土復合催化劑。
15、為了達成上述目的，本專利技術還提供了一種金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑，所述金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑是通過上述的方法制得。
16、為了達成上述目的，本專利技術還提供了一種利用混合廢塑料催化熱解制備燃料油的方法，包括以下步驟：
17、s1催化熱解：將金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑制成基材結構后在400-600℃的氮氣保護下催化熱解混合廢塑料，得到熱解反應產物；
18、s2產物收集：將熱解反應產物經過分離得到液體和固體產物。
19、優選的，其中步驟s1中，所述催化熱解時間為15-60分鐘。
20、優選的，其中步驟s2中，所述液體產物為熱解油，所述固體產物為焦炭。
21、相比于現有技術，本專利技術具有以下有益效果：
22、本專利技術通過將過渡金屬與沸石(hzsm型)、膨潤土等結合形成催化劑。該催化劑對包括聚丙烯(pp)、聚苯乙烯(ps)、和混合塑料等的熱解性能具有較高的催化效率，可捕獲更多的汽油和柴油。對于由廢塑料如聚丙烯生產的熱解油，在沸石存在的情況下，燒瓶油中的汽油系列油增加了57wt％，而重油減少了42wt％。此外，沸石的添加將17wt％的重油轉化為管式爐的管油中的汽油餾分油。
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1.一種金屬負載的HZSM-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的金屬負載的HZSM-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述母體原料A和母體材料A1分別為HZSM-5和煅燒處理后的HZSM-5。
3.如權利要求2所述的金屬負載的HZSM-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述B為膨潤土、高嶺土、蒙脫石、硅膠、鋁土礦、活性炭、陶瓷材料或金屬氧化物；所述母體材料A1和B的質量混合比例為30:70-80:20。
4.如權利要求1所述的金屬負載的HZSM-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述金屬硝酸鹽為Fe、Ni、Co或Zn的硝酸鹽；所述金屬硝酸鹽溶液的濃度為1.9-2.2M，所述離心固體殘留S1為Fe、Ni、Co或Zn的HZSM/膨潤土復合材料。
5.如權利要求1所述的金屬負載的HZSM-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述模具為棒狀模具，所述干燥溫度為70-100℃，所述棒狀S1為干燥后的Fe、
6.如權利要求1所述的金屬負載的HZSM-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(5)中，所述催化劑前體材料Cat-0為粉碎后的Fe、Ni、Co、或Zn的HZSM/膨潤土。
7.如權利要求1所述的金屬負載的HZSM-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(6)中，所述溫度為400-600℃，所述時間為2-6小時，所述催化劑Cat-1為煅燒處理后的Fe、Ni、Co或Zn-HZSM/膨潤土復合催化劑。
8.一種金屬負載的HZSM-5/膨潤土復合催化劑，其特征在于，所述金屬負載的HZSM-5/膨潤土復合催化劑是通過權利要求1-7任一項所述的方法制得。
9.一種利用混合廢塑料催化熱解制備燃料油的方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.如權利要求9所述的利用混合廢塑料催化熱解制備燃料油的方法，其特征在于，步驟S1中，所述催化熱解時間為15-60分鐘；步驟S2中，所述液體產物為熱解油，所述固體產物為焦炭。
...【技術特征摘要】
1.一種金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.如權利要求1所述的金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(1)中，所述母體原料a和母體材料a1分別為hzsm-5和煅燒處理后的hzsm-5。
3.如權利要求2所述的金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(2)中，所述b為膨潤土、高嶺土、蒙脫石、硅膠、鋁土礦、活性炭、陶瓷材料或金屬氧化物；所述母體材料a1和b的質量混合比例為30:70-80:20。
4.如權利要求1所述的金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(3)中，所述金屬硝酸鹽為fe、ni、co或zn的硝酸鹽；所述金屬硝酸鹽溶液的濃度為1.9-2.2m，所述離心固體殘留s1為fe、ni、co或zn的hzsm/膨潤土復合材料。
5.如權利要求1所述的金屬負載的hzsm-5/膨潤土復合催化劑的制備方法，其特征在于，步驟(4)中，所述模具為棒狀模具，所述干燥溫度為70-100...
【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡劍虹，林樑旭，胡彥，胡喜軍，
申請(專利權)人：香港生產力促進局，
類型：發明
國別省市：
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