專利名稱：：一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑及其制備方法，屬于環(huán)境保護催化材料和大氣污染治理
技術(shù)領(lǐng)域：
。
背景技術(shù)：
：當今無論是在石油化工、涂料、藥物合成、橡膠等生產(chǎn)過程，還是印刷、烤漆、電子元器件的脫脂、膠片織物涂層等工藝中，會釋放出苯、甲苯、二甲苯、醋酸乙脂、丙酮、甲醇、甲醛等含揮發(fā)性有機化合物(V0Cs)廢氣。這些有害氣體大量排放是引起大氣光化學(xué)煙霧、溫室效應(yīng)和臭氧層破壞的原因之一。同時這些有機廢氣對人的眼、鼻、呼吸道有剌激作用，對心、肺、肝等內(nèi)臟及神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生有害影響，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突變。目前世界上已經(jīng)應(yīng)用和正在開發(fā)的V0Cs脫除技術(shù)主要有吸附法、冷凝法、吸收法、生物處理技術(shù)、膜分離技術(shù)、光催化、直接燃燒法、催化燃燒法和等離子體技術(shù)等。催化燃燒由于比熱力燃燒具有更低的操作溫度和在很低的濃度下進行操作，使之成為目前最有前景的V0Cs處理方法。催化氧化的核心技術(shù)是催化劑，目前應(yīng)用最廣的是以Pt、Pd等貴金屬為活性組分、蜂窩陶瓷為載體催化劑，如公開號為CN1415410A的發(fā)明書中所介紹，該發(fā)明采用貴金屬活性組分Pt以浸漬法通過有機酸的競爭吸附分布于蜂窩陶瓷外表面的方法，使得該催化劑在凈化有機廢氣及其它可燃組分的廢氣時，即使在貴金屬含量較低時也表現(xiàn)出較高的氧化活性，并且有良好的活性，但該催化劑存在著資源稀少、價格昂貴和抗毒性差等缺點。過渡金屬氧化物型催化劑，此類催化劑活性低，但經(jīng)過改性活性可以和貴金屬型催化劑相當，所以過渡金屬氧化物型催化劑已經(jīng)成為催化燃燒催化劑的研究熱點和應(yīng)用趨勢。如公開號為CN1462648的發(fā)明書所介紹的，該發(fā)明是一種Cu-Mn-Zr-Ce-0四組分催化劑，該發(fā)明成本低，操作條件溫和，與現(xiàn)有技術(shù)的非金屬催化劑相比，可大大降低完全燃燒的反應(yīng)溫度，提高催化活性，可大幅度延長催化劑的壽命，但是該催化劑制備工藝復(fù)雜，不利于擴大生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對上述不足之處提供一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑及其制備方法，是一種催化活性高、制造方法簡單、價格低廉的銅鈷復(fù)合金屬氧化物催化劑。本發(fā)明另外一個目的就是提供上述催化劑的制備方法?！N催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑及其制備方法是采取以下技術(shù)方案實現(xiàn)—種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑，其特征在于催化劑采用自制催化劑載體和活性組分是銅鈷復(fù)合金屬氧化物構(gòu)成；其中銅鈷復(fù)合金屬氧化物中氧化銅氧化鈷的摩爾比為14:41，銅鈷復(fù)合金屬氧化物催化劑活性組分負載的質(zhì)量為載體的525%。所述的自制催化劑載體是一種以氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦為主要原料，經(jīng)高溫1360140(TC焙燒而成，并經(jīng)過酸處理的蜂窩陶瓷載體。其中，酸處理方式為先將載3體放在質(zhì)量百分數(shù)為520%草酸溶液中于烘箱60IO(TC的條件下處理610個小時，最后再用蒸餾水在超聲波中清洗干凈；其中原料質(zhì)量百分配比為氧化鎂1030%、氧化硅3060%、氧化鋁2040%、氧化鈦515%?！N催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑的制備方法，其具體步驟為(1)自制載體的制備和處理將氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦按配比混合，其中原料質(zhì)量百分配比為氧化鎂1030%、氧化硅3060%、氧化鋁2040%、氧化鈦515%。經(jīng)13601400。C高溫焙燒26個小時得到自制的新型載體，將載體放在質(zhì)量百分數(shù)為120%草酸溶液中于烘箱60IO(TC的條件下處理610個小時，最后再用蒸餾水在超聲波中清洗干凈，放入烘箱中100120。C烘干。(2)活性組分溶液的配制將硝酸銅和硝酸鈷按照摩爾比為14:41溶于蒸餾水中配成溶液；(3)活性組分的浸漬和焙燒將步驟(1)中處理后的載體浸漬在步驟(2)中的溶液中，浸漬1014個小時，然后取出，將浸漬過的載體放入烘箱中60IO(TC烘干，烘干后放入馬弗爐中400600°C焙燒25個小時，催化劑則制備完成；對催化劑進行重復(fù)浸漬，烘干，焙燒，重復(fù)上述操作13次，以達到催化劑需要的負載量。本發(fā)明有益效果，與已有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的實質(zhì)特點是(1)本發(fā)明的制備工藝比較簡單，操作方便，便于放大生產(chǎn)。(2)本發(fā)明催化活性高，在25(TC時，對甲苯的轉(zhuǎn)化率達到96.2%，與同種催化劑相比較T96降低了約40。C。(3)本發(fā)明的載體選用低成本的氧化鎂、氧化硅、氧化鋁合成了結(jié)晶性較好、熱膨脹系數(shù)較小的蜂窩陶瓷。以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明作出進一步的說明圖1是實施例1的催化劑催化甲苯活性圖。由圖1可以看出，該催化劑在30(TC對甲苯的催化效率達到90X以上，35(TC催化效率達到96%，并在350°C45(TC范圍內(nèi)催化劑性能保持穩(wěn)定，說明該催化劑具有極高的催化活性，適合工業(yè)有機廢氣的處理。圖2是實施例4的催化劑催化甲苯活性圖。由圖2可以看出，該催化劑在25(TC對甲苯的催化效率達到96^以上，并在25(TC45(TC范圍內(nèi)催化劑性能保持穩(wěn)定，說明該催化劑具有極高的催化活性，適合工業(yè)有機廢氣的處理。具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作出進一步的說明，但本發(fā)明并不限于這些實施例。實施例1(1)自制載體的制備和處理將氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦按一定比例混合，其中氧化鎂的質(zhì)量為10g，氧化硅的質(zhì)量為45g，氧化鋁的質(zhì)量數(shù)為40g，氧化鈦5g，經(jīng)136(TC高溫焙燒2個小時，然后將載體在烘箱為60°C的條件下放入質(zhì)量分數(shù)為5%的草酸溶液中進行酸處理，處理6個小時，然后在超聲的條件下對載體用蒸餾水清洗，最后烘干。(2)活性組分溶液的配制取34.6gCu(N03)2.3H20固體，和42gCo(N03)2.6H20固體，溶于200g蒸餾水中，配成0!2+和&)2+物質(zhì)的量之比1:l的溶液。(3)活性組分的浸漬和焙燒將步驟(1)中處理后的載體浸漬在步驟(2)中的溶液中，浸漬IO個小時，然后過濾，載體放入烘箱中6(TC干燥，烘干后放入馬弗爐中60(TC焙燒2個小時，催化劑則制備完成，活性組分負載的質(zhì)量為載體的5.4%。實施例2(1)自制載體的制備和處理將氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦按一定比例混合，其中氧化鎂的質(zhì)量為10g，氧化硅的質(zhì)量為60g，氧化鋁的質(zhì)量數(shù)為25g，氧化鈦的質(zhì)量為5g，經(jīng)140(TC高溫焙燒6個小時，然后將載體在烘箱為IO(TC的條件下放入質(zhì)量分數(shù)為20%的草酸溶液中進行酸處理，處理IO個小時，然后在超聲的條件下對載體用蒸餾水清洗，最后ll(TC烘干。(2)活性組分溶液的配制取14.46gCu(N03)2.31120固體，和69.8gCo(N03)2.6H20固體，溶于200g蒸餾水中，配成0!2+和&)2+物質(zhì)的量之比i:4的溶液。(3)活性組分的浸漬和焙燒將步驟(1)中處理后的載體浸漬在步驟(2)中的溶液中，浸漬14個小時，然后過濾，載體放入烘箱中IO(TC干燥，烘干后放入馬弗爐中40(TC焙燒5個小時，催化劑則制備完成，活性物質(zhì)負載的質(zhì)量百分數(shù)為4%。實施例3(1)自制載體的制備和處理將氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦按一定比例混合，其中氧化鎂的質(zhì)量為20g，氧化硅的質(zhì)量為45g，氧化鋁的質(zhì)量數(shù)為20g，氧化鈦的質(zhì)量為15g，經(jīng)139(TC高溫焙燒4個小時，然后將載體在烘箱為8(TC的條件下放入質(zhì)量分數(shù)為10%的草酸溶液中進行酸處理，處理IO個小時，然后在超聲的條件下對載體用蒸餾水清洗，最后IO(TC烘干。(2)活性組分溶液的配制取53.4gCu(N03)2.3H20固體，和16gCo(N03)2.6H20固體，溶于200g蒸餾水中，配成Cu2+和Co2+物質(zhì)的量之比4:1的溶液。(3)活性組分的浸漬和焙燒將步驟(1)中處理后的載體浸漬在步驟(2)中的溶液中，浸漬12個小時，然后過濾，載體放入烘箱中8(TC干燥，烘干后放入馬弗爐中50(TC焙燒5個小時，催化劑則制備完成，活性物質(zhì)負載的質(zhì)量百分數(shù)為6.4%。實施例4(1)自制載體的制備和處理將氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦按一定比例混合，其中氧化鎂的質(zhì)量為10g，氧化硅的質(zhì)量為50g，氧化鋁的質(zhì)量數(shù)為30g，氧化鈦的質(zhì)量為10g，經(jīng)139(TC高溫焙燒4個小時，然后將載體在烘箱為8(TC的條件下放入質(zhì)量分數(shù)為10%的草酸溶液中進行酸處理，處理IO個小時，然后在超聲的條件下對載體用蒸餾水清洗，最后12(TC烘干。[OOSO](2)活性組分溶液的配制取23.8gCu(N03)2.3H20固體，禾口57.4gCo(N03)2.6H20固體，溶于200g蒸餾水中，配成Cu2+和Co2+物質(zhì)的量之比1:2的溶液。(3)活性組分的浸漬和焙燒將步驟(1)中處理后的載體浸漬在步驟(2)中的溶液中，浸漬12個小時，然后過濾，載體放入烘箱中8(TC干燥，烘干后放入馬弗爐中60(TC焙燒5個小時，催化劑則制備完成，活性物質(zhì)負載的質(zhì)量百分數(shù)為5.2%。實施例5(1)自制載體的制備和處理將氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦按一定比例混合，其中氧化鎂的質(zhì)量為20g，氧化硅的質(zhì)量為30g，氧化鋁的質(zhì)量數(shù)為40g，氧化鈦的質(zhì)量為10g，經(jīng)139(TC高溫焙燒6個小時，然后將載體在烘箱為8(TC的條件下放入質(zhì)量分數(shù)為15%的草酸溶液中進行酸處理，處理IO個小時，然后在超聲的條件下對載體用蒸餾水清洗，最后ll(TC烘干。(2)活性組分溶液的配制取52.7gCu(N03)2.31120固體，和124gCo(N03)2.6H20固體，溶于200g蒸餾水中，配成Gu"和Co"物質(zhì)的量之比1:2的溶液。(3)活性組分的浸漬和焙燒將步驟(1)中處理后的載體浸漬在步驟(2)中的溶液中，浸漬12個小時，然后過濾，載體放入烘箱中8(TC干燥，烘干后放入馬弗爐中60(TC焙燒5個小時，催化劑則制備完成，活性物質(zhì)負載的質(zhì)量百分數(shù)為10.2%。實施例6(1)自制載體的制備和處理將氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦按一定比例混合，其中氧化鎂的質(zhì)量為15g，氧化硅的質(zhì)量為60g，氧化鋁的質(zhì)量數(shù)為25g，氧化鈦的質(zhì)量為10g，經(jīng)139(TC高溫焙燒6個小時，然后將載體在烘箱為8(TC的條件下放入質(zhì)量分數(shù)為10%的草酸溶液中進行酸處理，處理IO個小時，然后在超聲的條件下對載體用蒸餾水清洗，最后12(TC烘干。(2)活性組分溶液的配制取52.7gCu(N03)2.31120固體，和124gCo(N03)2.6H20固體，溶于200g蒸餾水中，配成Cu"和Co"物質(zhì)的量之比1:2的溶液。(3)活性組分的浸漬和焙燒將步驟(1)中處理后的載體浸漬在步驟(2)中的溶液中，浸漬12個小時，然后過濾，載體放入烘箱中8(TC干燥，烘干后放入馬弗爐中60(TC焙燒5個小時，催化劑則制備完成，負載率為10.2%。再按照步驟2配制溶液，再用溶液浸漬得到的催化劑，進行活性組分的浸漬和焙燒，最后得到兩次負載的催化劑，活性物質(zhì)負載的質(zhì)量百分數(shù)為25%甲苯的活性測試將本實施例1-6中催化劑裝填于固定床反應(yīng)裝置中，以甲苯的催化燃燒作為探針反應(yīng)，進行有機廢氣的催化燃燒性能評價。催化劑是放入內(nèi)徑為7mm的石英管中進行測試的，裝填催化劑的體積為7.5ml，甲苯的濃度為6000卯m，空速為12000h_l.結(jié)果見表1.表1催化燃燒催化劑的甲苯催化活性<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權(quán)利要求一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑，其特征在于所述催化劑是由自制催化劑載體和負載其上的活性組分構(gòu)成，其中活性組分是由銅鈷復(fù)合金屬氧化物組成。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑，其特征在于所述的銅鈷復(fù)合金屬氧化物中氧化銅氧化鈷的摩爾比為i4:4i.3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑，其特征在于所述的銅鈷復(fù)合金屬氧化物催化劑活性組分負載的質(zhì)量為載體的525%。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑，其特征在于所述的自制催化劑載體是一種以氧化鎂，氧化硅，氧化鋁、氧化鈦為主要原料，經(jīng)高溫1360140(TC焙燒而成，并經(jīng)過酸處理的蜂窩陶瓷載體，其中原料質(zhì)量百分配比為氧化鎂1030%、氧化硅3060%、氧化鋁2040%、氧化鈦515%5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑，其特征在于所述的自制催化劑載體酸處理方式為先將載體放在質(zhì)量百分數(shù)為120%草酸溶液中于烘箱60IO(TC的條件下處理610個小時，最后再用蒸餾水在超聲波中清洗干凈。6.權(quán)利要求1所述的一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑的制備方法，其具體步驟為(1)自制載體的制備和處理將氧化鎂、氧化硅、氧化鋁、氧化鈦按配比混合，其中原料質(zhì)量百分配比為氧化鎂1030%、氧化硅3060%、氧化鋁2040%、氧化鈦515%;經(jīng)1360140(TC高溫焙燒26個小時得到自制載體，將載體放在質(zhì)量百分數(shù)為120%草酸溶液中于烘箱60IO(TC的條件下處理610個小時，最后再用蒸餾水在超聲波中清洗干凈，放入烘箱中10012(TC烘干；(2)活性組分溶液的配制將硝酸銅和硝酸鈷按照摩爾比為14:41溶于蒸餾水中配成溶液；(3)活性組分的浸漬和焙燒將步驟(1)中處理后的載體浸漬在步驟(2)中的溶液中，浸漬1014個小時，然后取出，將浸漬過的載體放入烘箱中60IO(TC烘干，烘干后放入馬弗爐中40060(TC焙燒25個小時，催化劑則制備完成；對催化劑進行重復(fù)浸漬，烘干，焙燒，重復(fù)上述操作13次，以達到催化劑需要的負載量。全文摘要本發(fā)明涉及一種催化燃燒工業(yè)有機廢氣催化劑及其制備方法，屬于環(huán)境保護催化材料和大氣污染治理
技術(shù)領(lǐng)域：
。所述催化劑是由自制催化劑載體和負載其上的活性組分構(gòu)成，其中活性組分是由銅鈷復(fù)合金屬氧化物組成。所述的銅鈷復(fù)合金屬氧化物中氧化銅∶氧化鈷的摩爾比為1～4∶4～1。所述的銅鈷復(fù)合金屬氧化物催化劑活性組分的負載的質(zhì)量百分數(shù)為5～25％。所述的自制催化劑載體是一種以氧化鎂，氧化硅，氧化鋁為主要原料，經(jīng)高溫1360～1400℃焙燒而成，并經(jīng)過酸處理的蜂窩陶瓷載體，其中原料質(zhì)量百分配比為氧化鎂10～30％、氧化硅30～60％、氧化鋁20～40％。文檔編號B01J32/00GK101716511SQ20091023469公開日2010年6月2日申請日期2009年11月27日優(yōu)先權(quán)日2009年11月27日發(fā)明者張志遠,沈樹寶,祝社民,陳英文,黃瓊申請人:南京工業(yè)大學(xué)