專利名稱：凈化揮發(fā)性化合物廢氣的γ-氧化鋁小球狀催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種凈化揮發(fā)性有機化合物廢氣的催化劑制備方法，具體涉及一種凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑及其制備方法，屬于催化燃燒方法凈化工業(yè)廢氣的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
揮發(fā)性有機化合物(Volatile Organic Compounds,簡稱VOCs)是指沸點在50 260°C，室溫下飽和蒸氣壓超過133. 3Pa的易揮發(fā)性有機化合物，是石油化工、制藥、印刷、 噴漆、機動車、制鞋等行業(yè)排放廢氣中的主要污染物，包括烴類、醛類、酮類、鹵代烴、芳香烴、多環(huán)芳香烴等。該類有機物廢氣常伴隨著異味、惡臭散發(fā)在空氣中，是有害人體健康的污染物質(zhì)，對人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，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，甚至進入水體，造成水污染。在一定條件下， VOCs會與大氣中的NO2反應(yīng)生成03，使低空大氣中O3濃度升高，形成光化學(xué)煙霧，危害人體健康和導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)。目前文獻報道的國內(nèi)外VOCs污染控制方法主要有焚燒法、吸附法、冷凝法、電暈法、催化燃燒、光催化氧化、膜分離法及生物法等，其中有些已經(jīng)實現(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用，有些還處于試驗階段。而VOCs催化燃燒技術(shù)則是近幾年來在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的處理方法之一，且符合生產(chǎn)的經(jīng)濟性。在廢氣的凈化與能源利用環(huán)節(jié)，催化劑起著決定性的作用。目前此類催化劑是為蜂窩狀堇青石或金屬材質(zhì)為載體，再負載貴金屬Pt、Pd中的一種或兩種以及部分過渡金屬氧化物。此種方法，不僅存在氣體在催化劑表面停留時間較短、蜂窩狀堇青石與金屬載體的導(dǎo)熱性能較差等問題，而且催化劑在高空速、低溫度下不易更好的發(fā)揮其催化性能。從而會導(dǎo)致更多的利用貴金屬的加入量來解決催化劑的低溫、高空速活性問題，這會給企業(yè)帶來成本壓力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種利用范圍廣、氣阻小、VOCs與催化劑表面接觸時間長的新型的處理揮發(fā)性有機化合物廢氣的小球狀催化劑。該催化劑以Y-氧化鋁小球載體為骨架，漿液有較好的附著性。將載體小球填充在管道內(nèi)，利用Y-氧化鋁小球間的氣阻，熱量的轉(zhuǎn)移來降低催化劑床層溫度；在Y-氧化鋁小球表面涂有負載著Pd的氧化鎵，在催化劑制備過程中使用了稀土硝酸鹽和/或有機酸作為貴金屬活性組分的分散劑，極大的提高了催化劑的穩(wěn)定性，延長了催化劑的壽命。本發(fā)明的技術(shù)方案凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y-氧化鋁小球狀催化劑，其由 Y -氧化鋁小球及涂覆的涂層組成，涂層中含有Y -氧化鋁、鈰鋯共熔體、鈰的可溶性鹽和鎵的可溶性鹽。
凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑的制備方法，按重量份計步驟為(I)預(yù)處理選擇Y -氧化鋁小球載體為骨架，在空氣中預(yù)處理，450 550°C煅燒 4 6h，使表面孔道活化；(2)涂層漿液的制備取Y -氧化鋁3 4份，鈰鋯共熔體I 2份，鈰的可溶性鹽按鈰計O. 5 I. 5份，鎵的可溶性鹽按鎵計I 3份，加入到4 8份去離子水中，攪拌器攪拌后，加入到球磨機中球磨，控制顆粒度為D90，即顆粒數(shù)量的90%小于20微米，得到漿液；漿液中固含量為20% 50% ;加入O. 5 20mol/L硝酸鈀或氯化鈀，調(diào)節(jié)至漿液中鈀的濃度為O. 3 O. 5g/L，即制得涂覆漿液；(3)浸潰將經(jīng)過步驟(I)預(yù)處理后的Y-氧化鋁小球載體浸潰于步驟(2)制備的涂層漿液中，充分浸潰后取出；(4)后處理將步驟⑶所得的Y-氧化鋁小球在100 300°C下烘干30 60min， 然后重復(fù)步驟(3)，直到涂覆到每升Y-氧化鋁小球載體上的涂層含量為10 50g，接著在 400°C 600°C焙燒I 5min，即得到凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑。所述鈰的可溶性鹽為硝酸鈰。所述鎵的可溶性鹽為硝酸鎵。每升凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑上含有O. 03 12g的Pd。所述鈰鋯共熔體中鈰與鋯摩爾比為3 I。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明制備的小球狀催化劑利用范圍廣、氣阻小、VOCs與催化劑表面接觸時間長。該催化劑以Y-氧化鋁小球載體為骨架，漿液有較好的附著性；將載體小球填充在管道內(nèi)，利用Y-氧化鋁小球間的氣阻，熱量的轉(zhuǎn)移來降低催化劑床層溫度； 在Y -氧化鋁小球表面涂有負載著Pd的氧化鎵，在催化劑制備過程中使用了稀土硝酸鹽和 /或有機酸作為貴金屬活性組分的分散劑，極大的提高了催化劑的穩(wěn)定性，延長了催化劑的壽命。
具體實施例方式下面結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步說明。實施例中所采用的Y -氧化鋁小球購自淄博方龍未來耐火材料有限公司，鈰鋯共熔體購自宜興市三賽超細粉體有限公司，硝酸鈰購自南京細諾化工科技有限公司，硝酸鎵購自上海龍津金屬材料有限公司?；钚詼y試方法測試條件色譜柱，ST-30-2，檢測器(FID)溫度105°C ;柱箱溫度120°C ;柱前壓 O. IMpa ;進樣方式六通閥進樣(帶ImL定量管)氣氛條件苯200ppm,甲苯320ppm,丙酮200ppm,平衡氣空氣。測試不同溫度下廢氣的轉(zhuǎn)化率。實施例I制備凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑Al 選擇Y-氧化招小球載體為骨架,其中Y-氧化招含量> 92%,粒徑為5 6mm, 比表面≥170m2/g，密度O. 65g/ml，用不銹鋼平網(wǎng)布包裹，再使用Cr20Ni30的細扎絲捆綁牢固，在500°C的空氣氣氛中預(yù)處理5小時。取去離子水6000g，九水合硝酸鎵2000g，氧化鋁3500g，鈰鋯復(fù)合氧化物(鈰與鋯摩爾比為3 I) 1240克，800克硝酸鈰，攪拌均勻，至硝酸鹽完全溶解，使用球磨機將漿液球磨粒徑D9tl小于20微米，在攪拌的過程中滴加含稱量含有183g鈀的硝酸鈀溶液，稀釋至 625g;即制得涂層用漿液；將上述預(yù)處理的氧化鋁小球載體浸潰于該漿液中，停留3秒，以每秒30mm的速度提出。將涂覆漿液的Y-氧化鋁小球在150°C下烘干60min，然后重復(fù)涂覆直至涂層量達到10g/L，含貴金屬鈀O. 423g/L，接著在600°C焙燒lmin，得到凈化揮發(fā)性化合物廢氣的 Y-氧化鋁小球狀催化劑。催化劑活性評價與床層溫度測試結(jié)果見表I。實施例2制備凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑A2 具體制備方法與實施例I基本相同，不同之處在于涂層量達到20g/L。催化劑活性評價與床層溫度測試結(jié)果見表I。實施例3制備凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑A3 具體制備方法與實施例I基本相同，不同之處在于涂層量達到35g/L。催化劑活性評價與床層溫度測試結(jié)果見表I。實施例4制備凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑A4 具體制備方法與實施例I基本相同，不同之處在于涂層量達到50g/L。催化劑活性評價與床層溫度測試結(jié)果見表I。表I
權(quán)利要求
1.凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y-氧化鋁小球狀催化劑，其特征是其由Y-氧化鋁小球及涂覆的涂層組成，涂層中含有Y-氧化鋁、鈰鋯共熔體、鈰的可溶性鹽和鎵的可溶性鹽。
2.權(quán)利要求I所述凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y-氧化鋁小球狀催化劑的制備方法，其特征是按重量份計步驟為(1)預(yù)處理選擇Y-氧化鋁小球載體為骨架，在空氣中預(yù)處理，450 550°C煅燒4 6h，使表面孔道活化；(2)涂層漿液的制備取Y-氧化鋁3 4份，鈰鋯共熔體I 2份，鈰的可溶性鹽按鈰計O. 5 I. 5份，鎵的可溶性鹽按鎵計I 3份，加入到4 8份去離子水中，攪拌器攪拌后，加入到球磨機中球磨，控制顆粒度為D90，即顆粒數(shù)量的90%，小于20微米，得到漿液； 漿液中固含量為20% 50% ;加入O. 5 20mol/L硝酸鈀或氯化鈀，調(diào)節(jié)至漿液中鈀的濃度為O. 3 O. 5g/L，即制得涂覆漿液；(3)浸潰將經(jīng)過步驟(I)預(yù)處理后的Y-氧化鋁小球載體浸潰于步驟(2)制備的涂層漿液中，充分浸潰后取出；(4)后處理將步驟(3)所得的Y-氧化鋁小球在100 300°C下烘干30 60min，然后重復(fù)步驟(3)，直到涂覆到每升Y-氧化鋁小球載體上的涂層含量為10 50g，接著在 400°C 600°C焙燒I 5min，即得到凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y-氧化鋁小球狀催化劑的制備方法，其特征是所述鈰的可溶性鹽為硝酸鈰。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y-氧化鋁小球狀催化劑的制備方法，其特征是所述鎵的可溶性鹽為硝酸鎵。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y-氧化鋁小球狀催化劑的制備方法，其特征是每升凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y -氧化鋁小球狀催化劑上含有O. 03 12g 的Pd。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述凈化揮發(fā)性化合物廢氣的Y-氧化鋁小球狀催化劑的制備方法，其特征是所述鈰鋯共熔體中鈰與鋯摩爾比為3 I。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種凈化揮發(fā)性化合物廢氣的γ-氧化鋁小球狀催化劑及其制備方法，屬于催化燃燒方法凈化工業(yè)廢氣的技術(shù)領(lǐng)域。其由廉價的氧化鋁小球為載體，以氧化鋁、氧化鈰、氧化鎵、鈰鋯固溶體的混合物等其中一種或幾種氧化物作為涂層，以Pd作為活性組分，經(jīng)過預(yù)處理、涂層漿液的制備、浸漬及后處理制備而成。本發(fā)明制備的小球狀催化劑利用范圍廣、氣阻小、VOCs與催化劑表面接觸時間長。以γ-氧化鋁小球載體為骨架，漿液有較好的附著性；利用γ-氧化鋁小球間的氣阻，熱量的轉(zhuǎn)移來降低催化劑床層溫度；在催化劑制備過程中使用了稀土硝酸鹽和/或有機酸作為貴金屬活性組分的分散劑，極大的提高了催化劑的穩(wěn)定性，延長了催化劑的壽命。
文檔編號B01J35/08GK102580731SQ20111042228
公開日2012年7月18日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者張云, 歐建斌, 胡順偉, 賈莉偉 申請人:無錫威孚環(huán)保催化劑有限公司