專利名稱：用于處理飛機(jī)機(jī)艙空氣的催化劑體系及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請的實(shí)施方案涉及處理飛機(jī)的機(jī)艙空氣的空氣處理系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在飛機(jī)飛行或運(yùn)轉(zhuǎn)期間，機(jī)艙環(huán)境內(nèi)的空氣被連續(xù)處理并補(bǔ)充以新鮮空氣?，F(xiàn)有的空氣被連續(xù)再循環(huán)和過濾以去除污染物，諸如病毒和細(xì)菌，并且部分的這種現(xiàn)有空氣也被排出并進(jìn)行補(bǔ)充。在運(yùn)轉(zhuǎn)或飛行期間，從大氣吸收用于補(bǔ)充已排出機(jī)艙空氣的新鮮空氣、 對其進(jìn)行處理然后與再循環(huán)機(jī)艙空氣混合。在一些情況下，來自大氣的空氣被進(jìn)一步處理以去除污染物。飛機(jī)通常在較高的高度飛行以實(shí)現(xiàn)更加低油耗的運(yùn)轉(zhuǎn)。在較高高度下，大氣含有高水平的臭氧，而且在一些高度遇到的臭氧流(ozone plumes)具有甚至更高的臭氧濃度。 臭氧在大氣中的存在可保護(hù)免受紫外線，但當(dāng)吸入時(shí)也是有害的。除臭氧外，這種空氣以及飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)現(xiàn)有的空氣含有很多其它組分，包括NOx、揮發(fā)性有機(jī)化合物(“V0C")以及其它不期望的化合物和顆粒物。來自大氣的這種空氣通常通過飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)至機(jī)艙。當(dāng)外面的空氣進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮機(jī)時(shí)，其被壓縮并加熱至較高的壓力和溫度。通常被稱為“引氣”的來自發(fā)動(dòng)機(jī)的這種加熱且加壓的空氣通過引氣口從壓縮機(jī)中獲得，引氣口控制所獲得的空氣的量。該引氣被送入環(huán)境控制系統(tǒng)("ECS")。在引氣經(jīng)過催化劑和ECS (在此期間可去除臭氧和其它污染物而且調(diào)整溫度和壓力)之后，有時(shí)，將引氣循環(huán)至空氣調(diào)節(jié)組件，在其中將引氣進(jìn)一步冷卻至設(shè)定溫度以用于引入機(jī)艙。過濾來自機(jī)艙的現(xiàn)有空氣、使其再循環(huán)至空氣處理系統(tǒng)并與引氣混合。然后將再循環(huán)機(jī)艙空氣和引氣的混合物供應(yīng)至機(jī)艙。連續(xù)設(shè)置在濾毒罐中的多個(gè)蜂窩催化劑用于處理機(jī)艙空氣以去除臭氧和其它污染物。通常，催化劑組分由上面具有催化涂層的鋁基底制成。在某些飛機(jī)(諸如軍用飛機(jī))中的催化劑體系和元件遭遇可能導(dǎo)致催化劑耗損的嚴(yán)峻的環(huán)境條件。例如，在軍用飛機(jī)中穿過催化劑體系分布的氣流可能含有沙子和其它顆粒物，其可引起催化劑元件過早地耗損。期望提供顯示改進(jìn)的耐久性的催化劑體系和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面關(guān)于用于處理進(jìn)入飛機(jī)客艙的氣流中的臭氧的催化劑體系。按照一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，所述催化劑體系可包括多個(gè)分散的基底。具體實(shí)施方案的多個(gè)基底包含其上裝載的臭氧消除催化劑。按照一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，臭氧消除催化劑可包含錳組分。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述多個(gè)基底連續(xù)設(shè)置并且還可以在氣流源與客艙之間以疊層結(jié)構(gòu)設(shè)置。根據(jù)一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，所述多個(gè)基底每個(gè)還可以包括蜂窩。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中采用的基底也可以被布置在濾毒罐內(nèi)并且可以在濾毒罐內(nèi)以間隔關(guān)系設(shè)置。按照一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，鄰近氣流布置的所述多個(gè)基底中的前兩個(gè)基底可以包含鐵基合金。在具體實(shí)施方案中，鄰近氣流布置的前兩個(gè)基底包含鐵-鉻合金。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案也可以利用包含鋁的基底。在此類實(shí)施方案中，鋁基底被布置在氣流下游并且也可以被布置在可包括鐵基和/或鐵-鉻合金基底的前兩個(gè)基底的下游。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，布置在氣流下游的基底也可以包含陶瓷材料。此類基底也可以布置在可包括鐵基基底和/或鐵-鉻合金基底的前兩個(gè)基底的下游。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，鐵基合金具有約6. 9g/cm3至約7. 2g/cm3范圍內(nèi)的密度。在一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施方案中所用的鐵-鉻合金可包含鐵、鉻、鋁、鑭、二氧化鈰、鑭和二氧化鈰組合以及其組合中的一種或多種。在一個(gè)或多個(gè)此類實(shí)施方案中，鐵在約60重量％至約80重量％的范圍內(nèi)存在。在具體實(shí)施方案中，鐵以約70重量％至約80重量％范圍內(nèi)的量存在，以及在更具體的實(shí)施方案中，鐵以約76重量％至約80重量％范圍內(nèi)的量存在。利用鐵-鉻合金的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可以包含在約15重量％至約30重量％的范圍內(nèi)存在的鉻。在具體的此類實(shí)施方案中，鉻可以以約20重量％至約25重量％范圍內(nèi)的量存在，在更具體的實(shí)施方案中，鉻可以以約14重量％至約17%范圍內(nèi)的量存在。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中所用的鐵-鉻合金也可以包含約2重量％至約10重量％范圍內(nèi)的鋁。在一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施方案中，鐵-鉻合金可以包含約4重量％至約8重量％范圍內(nèi)的氧化鋁，以及在更具體的實(shí)施方案中，氧化鋁可以在約5重量％至約6重量％ 的范圍內(nèi)存在。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中所用的鐵-鉻合金可以包含以小于約1重量％的組合量存在的鑭和二氧化鈰，或者按照更具體的實(shí)施方案，以小于約0. 5重量％的組合量存在的鑭和二氧化鈰。本發(fā)明的可選實(shí)施方案利用包含碳、錳、硅、硫和/或其組合的鐵-鉻合金。在一個(gè)此類實(shí)施方案中，鐵-鉻合金包含量多達(dá)約0. 5重量％的碳、量多達(dá)約1重量％的錳、量多達(dá)約1重量％的硅、量多達(dá)約0. 5重量％的硫和/或其組合。本發(fā)明的另一方面關(guān)于處理進(jìn)入飛機(jī)客艙的氣流中的臭氧的方法。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述方法包括放置多個(gè)分散的基底，其可以在氣流源與客艙之間連續(xù)設(shè)置。在此類實(shí)施方案中，所述多個(gè)基底可包含裝載在其上的臭氧消除催化劑。在具體的實(shí)施方案中，所述方法利用多個(gè)基底，其中鄰近氣流布置的前兩個(gè)基底包含鐵基合金，在具體實(shí)施方案中，該鐵基合金可包括鐵-鋁合金。在更具體的實(shí)施方案中，所述基底可以包含密度在約6. 9g/cm3至約7. 2g/cm3范圍內(nèi)的鐵基合金。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)基底包括蜂窩，以及在具體實(shí)施方案中，每個(gè)基底包括蜂窩，它們中的前兩個(gè)可以包括鐵-鉻合金蜂窩。在更具體的實(shí)施方案中，前兩個(gè)鐵鉻合金基底被布置在濾毒罐內(nèi)并且在濾毒罐內(nèi)可以以間隔關(guān)系設(shè)置。在本文所述方法的一個(gè)或多個(gè)更具體實(shí)施方案中采用的鐵-鉻合金可包含鐵、 鉻、鋁、鑭、二氧化鈰、鑭和二氧化鈰組合以及其組合中的一種或更多種。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，鐵基合金具有約6. 9g/cm3至約7. 2g/cm3范圍內(nèi)的密度。在一個(gè)或多個(gè)此類實(shí)施方案中，鐵在約60重量％至約80重量％的范圍內(nèi)存在。在所述方法的具體實(shí)施方案中，鐵以約70重量％至約80重量％范圍內(nèi)的量存在，以及在更具體的實(shí)施方案中，鐵以約76重量％至約80重量％范圍內(nèi)的量存在。利用鐵鉻合金的所述方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可以包括在約15重量％至約30 重量％范圍內(nèi)存在的鉻。在該方法的具體實(shí)施方案中，鉻可以以約20重量％至約25重量％ 范圍內(nèi)的量存在，以及在更具體的實(shí)施方案中，鉻可以以約14重量％至約17%范圍內(nèi)的量存在。在所述方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中所用的鐵鉻合金也可以包含在約2重量％ 至約10重量％范圍內(nèi)的鋁。在該方法的一個(gè)或多個(gè)具體實(shí)施方案中，鐵鉻合金可以包含在約4重量％至約8重量％范圍內(nèi)的氧化鋁，以及在更具體的實(shí)施方案中，氧化鋁可在約5重量％至約6重量％的范圍內(nèi)存在。在所述方法的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中所用的鐵鉻合金可以包含以小于約1重量％的組合量存在的鑭和二氧化鈰，或者按照更具體的實(shí)施方案，鑭和二氧化鈰的組合量小于約0.5重量％。所述方法的可選實(shí)施方案利用包含碳、錳、硅、硫和/或其組合的鐵-鉻合金。在一個(gè)此類實(shí)施方案中，鐵-鉻合金包含量多達(dá)約0. 5重量％的碳、量多達(dá)約1重量％的錳、 量多達(dá)約1重量％的硅、量多達(dá)約0. 5重量％的硫和/或其組合。附圖簡述通過參考下面的詳細(xì)說明(其中參考描述本發(fā)明的示例性實(shí)施方案的附圖)，可以更全面的理解本發(fā)明的主題，其中

圖1示出按照本發(fā)明實(shí)施方案的飛機(jī)空氣處理系統(tǒng)；圖2示出蜂窩狀基底；和圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的催化劑體系的透視圖。發(fā)明詳述通過參考附圖，可以更容易地理解根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的用于處理空氣的系統(tǒng)和用于處理飛機(jī)機(jī)艙空氣的方法，其本質(zhì)上僅僅是示例性的并且決不意在限制本發(fā)明或其應(yīng)用或用途。在描述本發(fā)明的這幾個(gè)示例性實(shí)施方案之前，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不限于在下面描述中所述的結(jié)構(gòu)或方法步驟細(xì)節(jié)。本發(fā)明能夠?qū)嵤┢渌鼘?shí)施方案并且能夠以不同的方式實(shí)踐或?qū)嵤?。本發(fā)明的實(shí)施方案涉及具有一種或多種催化劑的空氣處理系統(tǒng)，布置所述催化劑以處理壓縮空氣、再循環(huán)空氣和/或混合的壓縮空氣和再循環(huán)空氣。本發(fā)明的空氣處理系統(tǒng)包括一個(gè)壓縮機(jī)或壓縮空氣源、ECS、混合器、再循環(huán)空氣系統(tǒng)和催化劑。如貫穿本申請所用，術(shù)語“環(huán)境控制系統(tǒng)”(縮寫為“ECS”)應(yīng)當(dāng)包括但不限于控制供應(yīng)至機(jī)艙的空氣的壓力、溫度、濕度和污染物水平中的一種或多種的系統(tǒng)，不管該空氣是引氣還是非引氣(bleedless air)(如本文定義)?；旌掀鲬?yīng)當(dāng)被定義為包括用于混合空氣源的任何已知裝置，所述空氣源可包括壓縮空氣和再循環(huán)空氣?？諝馓幚硐到y(tǒng)可包括催化劑以從引氣中去除臭氧。如本申請通篇所用，術(shù)語“處理”、“去除”和“去除污染物”應(yīng)當(dāng)至少涵蓋臭氧、一氧化碳、烴類和VOC的轉(zhuǎn)化和/或上述物質(zhì)的吸附。如圖1所示，顯示了飛機(jī)108的典型空氣處理系統(tǒng)100的實(shí)例。在利用引氣作為壓縮空氣的實(shí)施方案中，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)110后時(shí)，外部的或新鮮的空氣(以進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)110的箭頭112顯示)被壓縮并被加熱至更高的壓力和溫度。引導(dǎo)流經(jīng)發(fā)動(dòng)機(jī)110的該空氣的一部分經(jīng)過空氣處理系統(tǒng)200以及經(jīng)過一個(gè)或多個(gè)輸送口 120并進(jìn)入第一導(dǎo)管122。引氣然后穿行經(jīng)過空氣分配系統(tǒng)200內(nèi)的導(dǎo)管122到達(dá)環(huán)境控制系統(tǒng)160?？諝馓幚硐到y(tǒng)200包括再循環(huán)空氣系統(tǒng)180，其再循環(huán)并過濾飛機(jī)108的機(jī)艙130內(nèi)的空氣。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，再循環(huán)空氣系統(tǒng)180經(jīng)過頂篷從機(jī)艙吸引或吸收空氣或從下面的地板空間吸引或吸收空氣。在輸送到機(jī)艙130之前，將從再循環(huán)空氣系統(tǒng)600和環(huán)境控制系統(tǒng)流出的空氣在混合器200中混合。在圖2中更詳細(xì)地示出了催化劑140，并且其通常包括多個(gè)布置在金屬濾毒罐250 中的催化劑基底。包括濾毒罐250和基底250的催化劑140被布置在如圖1所示的氣流路徑中。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，多個(gè)分散基底沈0、沈2、沈4、沈6、沈8、270、272以疊層結(jié)構(gòu)以間隔分開的關(guān)系被連續(xù)設(shè)置在濾毒罐240中。每種催化劑具有裝載在其上的臭氧消除催化劑，其以疊層結(jié)構(gòu)設(shè)置在氣流源與客艙之間。在本發(fā)明的實(shí)施方案中，至少前兩個(gè)鄰近氣流的基底260、262包含鐵基合金。至少前兩個(gè)基底在其入口端包含鐵基合金(諸如鐵-鉻合金)以減輕由氣流引起的任何損壞。在示例性實(shí)施方案中，每一個(gè)基底具有至少8. 2英寸的直徑和至少0. 8英寸的高度。通常，所述基底由鋁金屬制成，因?yàn)榛椎闹亓吭诖呋瘎w系設(shè)計(jì)中是重要的考慮因素。陶瓷和其它金屬基底通常不用在飛機(jī)催化劑體系中以最大程度地減少催化劑體系的重量。然而，通過提供其中鄰近進(jìn)入氣流的前兩個(gè)催化劑基底包含鐵基合金的催化劑體系，已經(jīng)確定在催化劑重量與催化劑體系耐久性方面存在可接受的折衷。合適的鐵基合金包括鐵-鉻合金。鐵-鉻合金的實(shí)例包含約60重量％至約80. 0重量％范圍內(nèi)的鐵、約15 重量％至約30重量％范圍內(nèi)的鉻、約2重量％至約10重量％范圍內(nèi)的鋁及量小于約1重量％的組合的鑭和鈰。在更具體的實(shí)例中，鐵-鉻合金包含約70重量％至約80重量％范圍內(nèi)的鐵、約20重量％至約25重量％范圍內(nèi)的鉻、約4重量％至約8重量％范圍內(nèi)的鋁及量小于約0. 5重量％的組合的鑭和鈰。在本發(fā)明更具體的實(shí)施方案中，鐵-鉻合金包含約 71. 8%至約75. 0%范圍內(nèi)的鐵、約20. 0%至約22. 0%范圍內(nèi)的鉻、約5. 0%至約6. 0%范圍內(nèi)的鋁及約0. 02%至約0. 15%組合范圍內(nèi)的鑭和鈰。在另一實(shí)施方案中，鐵-鉻合金包含約76重量％至約80重量％范圍內(nèi)的鐵、約14 重量％至約17 %范圍內(nèi)的鉻、約5重量％至約6重量％范圍內(nèi)的鋁、多達(dá)約0. 5重量％的碳、多達(dá)約1重量％的錳、多達(dá)約1重量％的硅以及多達(dá)約0. 5重量％的硫。鐵-鉻合金的另一具體實(shí)施方案包含約75. 9%至約80. 3%范圍內(nèi)的鐵、約14. 7%至約16. 4%范圍內(nèi)的鉻、約5. 0%至約6. 0%范圍內(nèi)的鋁、多達(dá)約0. 08%的碳、多達(dá)約0.8%的錳、多達(dá)約0. 8%的硅和多達(dá)約0.01%的硫。在一個(gè)實(shí)施方案中，鐵基合金具有約6. 9g/cm3至約7. 2g/crn3范圍內(nèi)的密度。催化劑基底通常是如圖3所示的蜂窩基底300的形式。蜂窩300具有外表面302 以及多個(gè)從入口端304延伸至出口端306的通道301。通道301沿著蜂窩的軸向長度縱向延伸并且由壁元件界定。通常，蜂窩由鋁金屬制成。蜂窩300、通道301通常涂覆有涂層(washcoat)形式的催化材料。就這一點(diǎn)而言， 可以通過本領(lǐng)域已知的方法制備漿料，諸如使適當(dāng)量的粉末形式的本發(fā)明催化劑與水結(jié)合。對所得到的漿液進(jìn)行球磨以形成可用的漿料。通過本領(lǐng)域熟知的方法，這種漿料此時(shí)可用于在整體載體上沉積本發(fā)明催化劑的薄膜或涂層。任選地，可添加含水漿料或溶液形式的黏著輔助劑，諸如氧化鋁、二氧化硅、硅酸鋯、硅酸鋁、乙酸鋯、有機(jī)聚合物或硅樹脂。常用的方法包括將整體載體浸入所述漿料中、吹掉過量的漿料、在空氣中約450°C至約600°C 的溫度下干燥并煅燒約1小時(shí)至約4小時(shí)。該步驟可以重復(fù)，直到期望量的本發(fā)明催化劑沉積在所述整體蜂窩載體上。理想的是，本發(fā)明的催化劑以約l_4g催化劑每in3載體體積以及優(yōu)選約1. 5-3g/in3范圍內(nèi)的量存在于整體載體上。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的所用的具體催化劑可以是適于處理飛機(jī)機(jī)艙空氣的任意催化劑。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，所述催化劑包括組分，諸如Au、Ag、Ir、Pd、Pt、Rh, Ni、 Co、Mn、Cu、狗、氧化釩(vanadia)、沸石、二氧化鈦、二氧化鈰及其混合物以及已知用于去除臭氧、VOC、NOx和其它污染物的其它組分。這些成分可以金屬或氧化物形式使用?？梢栽诒疚乃雒總€(gè)實(shí)施方案中使用的合適的支撐體包括難熔金屬氧化物，諸如氧化鋁、二氧化鈦、氧化錳、二氧化錳和二氧化鈷。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，催化劑支撐體可以進(jìn)一步包括二氧化硅。一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，使用蜂窩支撐體，其中蜂窩是陶瓷或金屬。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案可以使用的特定類型的催化劑描述在美國專利No. 5，422，331 中，其全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。具體而言，催化劑可以包括(a)底涂層，其包含細(xì)粒難熔金屬氧化物和溶膠的混合物，所述溶膠選自二氧化硅溶膠、氧化鋁溶膠、二氧化鋯溶膠和二氧化鈦溶膠中的一種或多種；和(b)重迭層(overlayer)，其包含難熔金屬氧化物支撐體，在該難熔金屬氧化物支撐體上分散有至少一種催化金屬組分。所述催化金屬組分可以包含鈀組分。溶膠可以是二氧化硅溶膠。重迭層難熔金屬氧化物包括活性氧化鋁。在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中，難熔金屬氧化物是二氧化硅氧化鋁(silica alumina)，其包含按重量計(jì)約5至50%的二氧化硅和按重量計(jì)約50至95%氧化鋁。在具體的實(shí)施方案中，催化金屬組分包括鈀組分和錳組分，并且用鈀鹽，諸如四氨基氫氧化鈀(palladium tetraamine hydroxide)或四氨基硝酸鈀(palladium tetraamine nitrate)將鈀分散在難熔金屬氧化物上。鈀組分的量可以是約50至約250g/ft3。其它合適的臭氧消除催化劑描述在美國專利No. 4，343，776 ；No. 4, 206, 083 ； No. 4，900，712 ；No. 5，080，882 ；No. 5，187，137 ；No. 5，250，489 ；No. 5，422，331 ； No. 5，620，672 ；No. 6，214，303 ；No. 6，340，066 ；No. 6，616，903 ；和 No. 7，250，141 中，這些專利在此以引用的方式并入，用于本發(fā)明的實(shí)踐。說明性實(shí)例是美國專利No. 6，616，903，其公開了有用的臭氧處理催化劑，包含分散在合適的支撐體(諸如難熔氧化物支撐體)上的至少一種貴金屬組分，具體而言是鈀組分。基于貴金屬(金屬，而非氧化物)和支撐體的重量，組合物包含在支撐體(諸如難熔氧化物支撐體)上的0. 1至20. 0重量％以及具體而言0. 5至15重量％的貴金屬。鈀可以以 2至15重量％、更具體而言5至15重量％以及仍更具體而言8至12重量％的量使用。鈀可以以0. 1至10重量％、更具體而言0. 1至5.0重量％以及仍更具體而言2至5重量％使用?？梢允褂免Z來催化臭氧形成氧的反應(yīng)。支撐體材料可以選自上面列舉的組。在一個(gè)實(shí)施方案中，另外可以有大量(bulk)錳組分，或者分散在與貴金屬(具體而言鈀組分)相同或不同的難熔氧化物支撐體上的錳組分?；谖廴疚锾幚斫M合物中的鈀和錳金屬的重量， 可以具有多達(dá)80重量％、具體多達(dá)50重量％、更具體1至40重量％以及仍更具體約5至35重量％的錳組分。換言之，存在具體約2至30重量％以及具體2至10重量％的錳組分。 催化劑裝填量是20至250克鈀每立方英尺(g/ft3)催化劑體積以及具體為約50至250克鈀每立方英尺催化劑體積。催化劑體積是成品催化劑組合物的總體積，并且因此包括含氣流通道所提供的空隙空間在內(nèi)的空調(diào)冷凝器或散熱器的總體積。一般而言，較高的鈀裝填量導(dǎo)致更大的臭氧轉(zhuǎn)化，即，在所處理氣流中更大百分比的臭氧分解。來自美國專利No. 6，616，903的另一說明性實(shí)例包括處理臭氧的催化劑組合物， 其包含二氧化錳組分和貴金屬組分，諸如鉬族金屬組分。盡管兩者組分都是催化活性的，但是二氧化錳還可以支撐貴金屬組分。鉬族金屬組分具體是鈀和/或鉬組分。鉬族金屬化合物的量具體為組合物的約0.1至約10重量％ (基于鉬族金屬的重量)。具體而言，在鉬存在的情況下，其量為0. 1至5重量％，其中基于支撐體的體積，其在污染物處理催化劑體積上的有用且優(yōu)選的量為約0. 5至約70g/ft3。鈀組分的量具體為組合物的約2至約10重量％，其中在污染物處理催化劑體積上的有用且優(yōu)選的量為約10至約250g/ft3。合適的催化劑材料的另一實(shí)例可在美國專利No. 6，517，899中找到，該專利的全部內(nèi)容以引用的方式并入本文。美國專利No. 6，517，899描述了包含錳化合物的催化劑組合物，所述錳化合物包括二氧化錳，包括非化學(xué)計(jì)量的二氧化錳(例如，MnOa^tl)))和/或 Μη203。名義上被稱為MnA的此類二氧化錳具有其中錳與氧的摩爾比率約為1. 5至2. 0的化學(xué)式，諸如Mn8016。按重量計(jì)多達(dá)100%的二氧化錳Mr^2可以用在催化劑組合物中，以處理臭氧和空氣中其它不期望的組分?？捎玫目蛇x組合物包括二氧化錳和諸如單獨(dú)的氧化銅或氧化銅和氧化鋁之類的化合物。有用的二氧化錳是名義上錳氧摩爾比率為1比2的α-二氧化錳。有用的 α-二氧化錳公開在授予0' Young等的美國專利No. 5，340，562中；以及也公開在 0' Young, Hydrothermal Synthesis of Manganese Oxides with Tunnel Structures presented at the Symposium on Advances in Zeolites and Pillared Clay Structures presented before the Division of Petroleum Chemistry, Inc. American Chemical Society New York City Meeting，1991 年 8 月 25 日-30 日，從第 342 頁開始，以及公開在 McKenzie, the Synthesis of Birnessite, Cryptomelane, and Some Other Oxides and Hydroxides of Manganese, Mineralogical Magazine,1971 年 12 月，第 38 卷，第 493-502頁中。合適的α-二氧化錳可以具有2X2隧道結(jié)構(gòu)(tunnel structure)，其可以是錳鋇礦(BaMn8O16XH2O)、錳鉀礦(KMn8O16XH2O)、錳鈉礦(NaMniA6XH2O)和鉛硬錳礦 (PbMn8O16XH2O)。催化劑組合物可以包含如下所述的粘合劑，其中優(yōu)選的粘合劑為聚合物粘合劑。 所述組合物還可以包含貴金屬組分，其中優(yōu)選的貴金屬組分為貴金屬的氧化物，優(yōu)選為鉬族金屬的氧化物，以及最優(yōu)選為鈀或鉬的氧化物，也稱為鈀黑或鉬黑。鈀黑或鉬黑的量可以在0至25%的范圍內(nèi)，其中基于錳組分和貴金屬組分的重量，有用的量為按重量計(jì)約1至 25%以及5至15%。使用包含錳鉀礦形式的α -氧化錳的組合物也可能是理想的，該組合物也含有聚合物粘合劑。一部分錳鉀礦可以由按重量份數(shù)計(jì)多達(dá)25% (例如15-25%)的鈀黑(PdO) 代替。合適的錳鉀礦二氧化錳具有1. 0至3. 0重量％的鉀，通常為Κ20，并且微晶大小范圍為 2至lOnm。錳鉀礦可以通過使錳鹽與高錳酸鹽化合物反應(yīng)來制備，所述錳鹽包括選自MnCl2、Mn (NO3) 2、MnSO4和Mn(CH3COO)2的鹽。用高錳酸鉀制備錳鉀礦；用高錳酸鋇制備錳鋇礦；用高錳酸鉛制備鉛硬錳礦；以及用高錳酸鈉制備錳鈉礦。應(yīng)當(dāng)意識(shí)到，用于本發(fā)明的α錳可以含有錳鋇礦、錳鉀礦、錳鈉礦或鉛硬錳礦化合物中的一種或多種。即使當(dāng)制備錳鉀礦時(shí)， 可存在較少量的其它金屬離子(諸如鈉)。形成α-二氧化錳的有用的方法描述在通過引用并入的上述參考文獻(xiàn)中。錳鉀礦可以是“干凈的”或者基本不含無機(jī)陰離子，特別是在表面上。此類陰離子可包括在形成錳鉀礦的方法過程中引入的氯離子、硫酸根和硝酸根。制備干凈錳鉀礦的可選方法是使羧酸錳(優(yōu)選乙酸錳)與高錳酸鉀反應(yīng)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用此類已經(jīng)被煅燒的材料是“干凈的”。催化及吸附組合物與表面(例如，金屬表面)的粘合可以通過引入粘土礦物作為粘合促進(jìn)劑來改善。此類粘土礦物包括但不限于綠坡縷石、綠土(例如，蒙脫石、膨潤土、貝德石、綠脫石、鋰蒙脫石、皂石等)、高嶺石、滑石、云母和合成粘土(例如，由Southern Clay Products銷售的Laponite)。已經(jīng)證實(shí)，在二氧化錳催化劑漿料中使用粘土礦物可改進(jìn)所得催化劑涂層與金屬表面的粘合。用于催化及吸附組合物的其它合適的金屬表面粘合促進(jìn)材料是水基硅樹脂聚合物乳液。水基硅樹脂聚合物乳液的使用能改善例如二氧化錳催化劑涂層與金屬表面的粘合。在一個(gè)實(shí)施方案中，通過在涂覆之前將水基硅樹脂乳膠乳液摻入催化劑漿料制劑中來獲得硅樹脂聚合物的益處。然而，在另外的實(shí)施方案中，可以通過在已干燥的催化劑涂層上施用硅樹脂乳膠的稀釋溶液來獲得硅樹脂聚合物的益處。認(rèn)為硅樹脂乳膠可滲透涂層，并且干燥后，留下多孔的交聯(lián)聚合物“網(wǎng)絡(luò)”，其顯著改善涂層的粘合。貫穿本說明書，提到“一個(gè)實(shí)施方案”、“某些實(shí)施方案”、“一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案”或 “實(shí)施方案”意指結(jié)合所述實(shí)施方案描述的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施方案中。因此，遍及本說明書不同地方出現(xiàn)的用語諸如“在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中”、“在某些實(shí)施方案中，，“在一個(gè)實(shí)施方案中，，或“在實(shí)施方案中，，不一定涉及本發(fā)明的相同實(shí)施方案。此外，具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性可以在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案中以任何合適的方式進(jìn)行組合。盡管本發(fā)明在此已經(jīng)參考具體實(shí)施方案予以描述，但是應(yīng)當(dāng)理解這些實(shí)施方案僅僅是說明本發(fā)明的原理和應(yīng)用。對本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見的是，可以對本發(fā)明的方法和裝置進(jìn)行不同的修改和變更，而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，本發(fā)明意圖包括在所附權(quán)利要求及其等同物范圍內(nèi)的修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種用于處理進(jìn)入飛機(jī)的客艙的氣流中的臭氧的催化劑體系，其包括多個(gè)連續(xù)設(shè)置的、分散的基底，所述多個(gè)基底具有裝載在其上并且在氣流源與客艙之間以疊層結(jié)構(gòu)設(shè)置的臭氧消除催化劑，至少所述前兩個(gè)鄰近所述氣流的基底包含鐵基合金。
2.如權(quán)利要求1所述的催化劑體系，其中每個(gè)基底包括蜂窩。
3.如權(quán)利要求2所述的催化劑體系，其中至少所述前兩個(gè)基底包含鐵-鉻合金。
4.如權(quán)利要求3所述的催化劑體系，其中所述鐵-鉻合金包含約60重量％至約80.0 重量％范圍內(nèi)的鐵、約15重量％至約30重量％范圍內(nèi)的鉻、約2重量％至約10重量％范圍內(nèi)的鋁以及量小于約1重量％的組合的鑭和鈰。
5.如權(quán)利要求4所述的催化劑體系，其中所述鐵-鉻合金包含約70重量％至約80重量％范圍內(nèi)的鐵、約20重量％至約25重量％范圍內(nèi)的鉻、約4重量％至約8重量％范圍內(nèi)的鋁以及量小于約0. 5重量％的組合的鑭和鈰。
6.如權(quán)利要求3所述的催化劑體系，其中所述鐵-鉻合金包含約76重量％至約80重量％范圍內(nèi)的鐵、約14重量％至約17%范圍內(nèi)的鉻、約5重量％至約6重量％范圍內(nèi)的鋁、 多達(dá)約0. 5重量％的碳、多達(dá)約1重量％的錳、多達(dá)約1重量％的硅以及多達(dá)約0. 5重量％ 的硫。
7.如權(quán)利要求3所述的催化劑體系，其中所述鐵基合金具有約6.9g/cm3至約7. 2g/cm3 范圍內(nèi)的密度。
8.如權(quán)利要求3所述的催化劑體系，其中布置在至少所述前兩個(gè)基底的下游的基底包含招。
9.如權(quán)利要求3所述的催化劑體系，其中布置在至少所述前兩個(gè)基底的下游的基底包含陶瓷材料。
10.如權(quán)利要求3所述的催化劑體系，其中所述臭氧消除催化劑包含錳組分，并且所述基底以間隔關(guān)系布置在濾毒罐內(nèi)。
11.一種用于處理進(jìn)入飛機(jī)客艙的氣流中的臭氧的方法，包括放置多個(gè)連續(xù)設(shè)置的、分散的基底，所述多個(gè)基底在氣流源與客艙之間具有裝載在其上的臭氧消除催化劑，所述前兩個(gè)基底包含鐵基合金。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中每個(gè)基底包括蜂窩并且至少所述前兩個(gè)基底包含鐵-鉻合金。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述鐵-鉻合金包含約70重量％至約80重量％ 范圍內(nèi)的鐵、約20重量％至約25重量％范圍內(nèi)的鉻、約4重量％至約8重量％范圍內(nèi)的鋁以及量小于約0. 5重量％的組合的鑭和鈰。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述鐵-鉻合金包含約76重量％至約80重量％ 范圍內(nèi)的鐵、約14重量％至約17%范圍內(nèi)的鉻、約5重量％至約6重量％范圍內(nèi)的鋁、多達(dá)約0. 5重量％的碳、多達(dá)約1重量％的錳、多達(dá)約1重量％的硅以及多達(dá)約0. 5重量％的硫ο
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述鐵基合金具有約6.9g/cm3至約7. 2g/cm3范圍內(nèi)的密度，所述臭氧消除催化劑包含錳組分，以及所述催化劑以間隔關(guān)系布置在濾毒罐內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明提供用于處理飛機(jī)機(jī)艙環(huán)境中的空氣的空氣處理催化劑體系及方法。所述催化劑體系和方法去除臭氧、揮發(fā)性有機(jī)化合物、NOx和其它污染物。用于處理機(jī)艙空氣的催化劑體系包括多個(gè)分散的基底，所述基底具有裝載在其上并且在氣流源與客艙之間以疊層結(jié)構(gòu)設(shè)置的臭氧消除催化劑，至少所述前兩個(gè)鄰近氣流源的基底包含鐵基合金。
文檔編號B64D13/00GK102317159SQ200980156934
公開日2012年1月11日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月18日
發(fā)明者H·P·特蘭, M·比洛, M·福蘭德, P·M·加利根 申請人:巴斯夫公司