專利名稱：鉑/沸石有機(jī)廢氣凈化系列催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及含鉑有機(jī)廢氣凈化催化劑及其制備方法。
化工，輕工，涂料，印刷等行業(yè)排出的有機(jī)廢氣是大氣主要污染源之一，如油漆，涂料化工生產(chǎn)排出的有機(jī)廢氣含有苯，甲苯，二甲苯，甲酚，乙酸乙酯等，苯酐生產(chǎn)過程排放的尾氣含有苯酐，順酐，一氧化碳及其他一些中間氧化物，具有強(qiáng)烈的刺激性，催淚性，直接排放對環(huán)境造成嚴(yán)重的污染。目前采用的處理方法有水洗法，熱燒法和催化焚燒法。催化焚燒法是凈化有機(jī)廢氣的重要方法，該方法的關(guān)健是研究出性能優(yōu)良而成本低的催化劑。
目前工業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用的催化劑，大多采用貴金屬鉑，鈀為主要活性組分，貴金屬含量一般為千分之幾數(shù)量級，如日本專利;昭60-22930催化劑，含Pt，Pd各為0.05mg/cm2，昭58-81247催化劑，含Pt量為0.2～0.3%;上海食品工業(yè)印鐵廠從日本引進(jìn)的凈化裝置Cu-150中用的催化劑含Pt量為2克/升，株州通訊元件廠生產(chǎn)的FCC-3188型催化劑，含Pt量為0.1%等，上述催化劑由于含鉑量高，而不易推廣應(yīng)用。
為降低貴金屬的含量，提高催化劑的活性，降低成本，杭州大學(xué)從1981年以來提供了以天然絲光沸石為載體，以貴金屬鉑為主要活性組分的NZP系列催化劑，其鉑含量為0.02-0.03%，該系列催化劑具有活性高，壽命長，成本低等特點(diǎn)，經(jīng)工業(yè)應(yīng)用取得了良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。(參見化工環(huán)保，1982年2卷，石油化工，1984年13卷，石油化工，1985年14卷)。
本發(fā)明是在上述催化劑的基礎(chǔ)上，提供幾種能有效的凈化各種含烴類及其含氧衍生物廢氣的催化劑及其制備方法。
本發(fā)明提供的有機(jī)廢氣催化劑，是以經(jīng)過改性的天然絲光沸石為載體，改性后的載體可為銨型，鈉型，鉀型，鈣型等，以鉑為主要活性組分，也可含有過渡金屬鎳、錳、釩等氧化物中的一種或幾種為助催化劑，其活性組分鉑含量為載體的0.02～0.03%，助催化劑過渡金屬氧化物NiO，MnO2，V2O5含量分別為載體的0.03～0.05%，0.05～0.15%，0.03～0.1%。
本發(fā)明催化劑的制備方法是將鉑溶于王水，加濃氨水轉(zhuǎn)變成鉑氨液備用;將天然絲光沸石加含銨，鈉，鉀，鈣鹽中的一種鹽溶液，較佳的是相對應(yīng)的氯化物，按固液比1∶1.2-2，加熱煮沸4～5小時(shí)，改性成銨型，鈉型，鉀型，鈣型沸石載體。一種方法是將改性沸石載體直接浸漬于上述鉑氨液交換吸附鉑，還有一種方法是將改性沸石載體添加含有過渡金屬鎳，錳，釩的一種或幾種鹽的溶液交換吸附負(fù)載后，再浸漬于上述鉑氨液交換吸附鉑，交換吸附鉑后，可直接干燥，活化，也可加還原劑還原后再干燥，活化即成本發(fā)明的催化劑。
本發(fā)明的催化劑的主要性能特點(diǎn)是1、處理對象;對含CO，烴類及其含氧衍生物的工業(yè)排放廢氣，具有很好的凈化效果。
2、活性高，反應(yīng)溫度低，空速適應(yīng)范圍寬，對苯，甲苯，二甲苯，荼，苯酐，順酐、環(huán)己烯、環(huán)己酮，丙酮，間甲酚，乙醇、丁醇、乙酸乙酯，醋酸等反應(yīng)物，在濃度(3～6)×103mg/m3，空速4500～4×104h-1，反應(yīng)氣入口溫度150～280℃，凈化率≥98%。
3、抗毒性能好，對于Pb，P，As，Sb，S，H2O，CO2等毒物在相當(dāng)大的濃度圍圍內(nèi)、對活性無明顯影響。
4、耐熱性好，能承受800°～900℃高溫短時(shí)沖擊，對活性無明顯影響。
5、活性穩(wěn)定性好，有幾種催化劑已在工廠廣泛使用，有的已達(dá)5年以上，仍在繼續(xù)使用。
實(shí)施例1按上述制備方法，將鉑用王水溶解，加濃氨水轉(zhuǎn)變成鉑氨絡(luò)離子溶液，取700毫升含有0.2克鉑牟幣罕贛 稱取1000克3～5mm粒度的天然絲光沸石，浸入1500克含有150克氯化銨的水溶液中進(jìn)行離子交換，加熱煮沸，2小時(shí)后放出母液，再加1000克含有100克氯化銨的水溶液進(jìn)行第二次離子交換，2小時(shí)后放出母液，水洗至無Cl-離子，轉(zhuǎn)入120℃烘箱中干燥，得銨型沸石載體;再將此載體浸入1500克含有30克硫酸錳10克硫酸鎳的混合水溶液中，負(fù)載鎳、錳離子，作為助催化劑，水洗至無SO＝4離子，將上述備用的鉑氨溶液加入負(fù)載有鎳，錳的銨型沸石載體上，在95～100℃溫度下，交換吸附鉑4～5小時(shí)，轉(zhuǎn)入120℃烘箱中干燥，由室溫升到250℃保溫1小時(shí)，再升溫到450～500℃空氣氛中活化4～5小時(shí)。該催化劑含鉑量為載體的0.02%，含NiO量為載體的0.04%，含MnO2量為0.07%。
該催化劑的活性，對苯、二甲苯、乙酸乙酯等反應(yīng)物濃度2000～6000mg/m2，空速10000～15000h-1，催化劑裝量100毫升，入口溫度180～250℃，轉(zhuǎn)化率≥98%。
實(shí)施例2
按實(shí)施例1所述的制備方法，取鉑氨液為800毫升，含鉑0.25克，絲光沸石量為1000克，改性鹽采用氯化鈉水溶液，第一次交換10%濃度氯化鈉溶液1500克，第二次交換為10%濃度氯化鈉溶液1200克，加含有0.46克V2O5的草酸水溶液負(fù)載助催化劑，制備得到的催化劑含鉑量為載體0.025%，含V2O5量為載體量0.046%。該催化劑活性為對荼、苯酐、順酐等反應(yīng)物，濃度1000～3000mg/m3，空速10000～15000h-1，催化劑裝量100毫升，入口氣體溫度180～250℃，轉(zhuǎn)化率≥98%。
實(shí)施例3按實(shí)施例1所述制備方法，取鉑氨液700毫升，含鉑0.3克備用，取1000克φ3～5mm的天然沸石小球加15%濃度的氯化鈉水溶液1500克進(jìn)行離子交換改性，交換時(shí)間3小時(shí)，水洗至無Cl-離子，轉(zhuǎn)移到120℃烘箱干燥，將備用的鉑氨液加于上述小球進(jìn)行離子交換吸附鉑，2小時(shí)后放出母液，用5%甲醛溶液500毫升進(jìn)行化學(xué)還原，2小時(shí)后放出原液，小球轉(zhuǎn)移至烘箱干燥、再進(jìn)行活化即成，該催化劑的活性組分鉑含量為載體的0.03%。
該催化劑的活性為，對二甲苯的反應(yīng)，濃度(3～5)×103mg/m3空速(1～4)×104h-1，催化劑裝量100毫升，反應(yīng)氣入口溫度180～280℃，轉(zhuǎn)化率≥98%。
實(shí)施例4稱取500克天然絲光沸石浸于700克含有70克氯化鉀的水溶液中煮沸回流2小時(shí)，放出母液，再加入600克含有60克氯化鉀的水溶液回流2小時(shí)，放出母液，洗至無Cl-離子，120℃下烘干待用。
吸取鉑氨溶液10ml(含Pt10mg/ml)，用蒸餾水洗稀釋至350ml，加于上述鉀型天然沸石載體上，靜置2小時(shí)，加熱蒸干經(jīng)500℃空氣氛中活化4小時(shí)即成。該催化劑對于甲苯的深度氧化反應(yīng)，催化劑裝量100ml，空速15000h-1，濃度3000～6000mg/m3，氣體入口溫度170℃，轉(zhuǎn)化率≥99%。
實(shí)施例5按實(shí)施例4所述的方法，用氯化鈣代替氯化鉀溶液得到鈣型載體負(fù)載鉑的催化劑，活性也很高，如，對乙醇，醋酸的反應(yīng)，催化劑裝置100ml，反應(yīng)物濃度3000～6000mg/m3，空速20000h-1，反應(yīng)氣體入口溫度180℃，轉(zhuǎn)化率≥98%。
本發(fā)明的催化劑及其制備方法，不限于上述實(shí)施例。
本發(fā)明的催化劑與現(xiàn)有同類應(yīng)用的催化劑相比，具有含鉑量低，活性高，反應(yīng)溫度低，空速適應(yīng)性范圍大，抗毒，耐熱性能好，制備工藝簡單等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種以天然沸石為載體，貴金屬鉑為主要活性組分的有機(jī)廢氣凈化催化劑，其特征是所述載體為天然絲光沸石，經(jīng)離子交換，改性為銨型，鈉型，鉀型，鈣型的一種，以鉑為主要活性組分，或含有過渡金屬鎳，錳，釩氧化物的一種或幾種為助催化劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征是所述助催化劑過渡金屬氧化物，MnO2，NiO，V2O5的含量分別為載體重量的0.05～0.15%，0.01～0.05%，0.03～0.1%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的催化劑，其特征是所述活性組分鉑含量是載體重量的0.02～0.03%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述催化劑的制備方法，其步驟是;A、鉑溶于王水，加濃氨水轉(zhuǎn)變?yōu)殂K氨液備用，B、天然絲光沸石改性成銨型，鈉型，鉀型，鈣型沸石載體，C、直接用改型載體或改型載體添加助催化劑，D、浸于鉑氨液中交換吸附鉑，E、交換吸附后直接干燥、活化，或加還原劑還原后，再水洗，干燥，活化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是所述沸石改性是將天然沸石加氯化銨，氯化鈉，氯化鉀，氯化鈣溶液的一種，其工藝條件為載體和溶液的固液比為1∶1.2-2，加熱煮沸4～5小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是所述添加助催化劑為;銨型載體，用錳，鎳混合鹽的溶液進(jìn)行離子交換負(fù)載。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是所述添加助催化劑為;鈉型載體，用草酸氧釩溶液進(jìn)行浸漬吸附負(fù)載。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征是，所述還原劑為甲醛溶液。
9.根據(jù)權(quán)利要求4或5或6或7所述的制備方法，其特征是工藝條件為;吸附交換鉑;溫度95～100℃，時(shí)間4～5小時(shí)，活化;由室溫升至250℃保溫1小時(shí)，再升至450～500℃空氣氛保溫4～5小時(shí)。
全文摘要
鉑/沸石有機(jī)廢氣凈化系列催化劑，以天然沸石為載體，鉑為主要活性組分，本發(fā)明的特征是所述載體天然絲光沸石經(jīng)離子交換，改性成銨型，鈉型，鉀型，鈣型的一種，鉑含量為0.02～0.03％(重量比)，也可含有過渡金屬鎳，錳，釩氧化物的一種或幾種作助催化劑，該催化劑對含CO，烴類及其含氧衍生物的工業(yè)排放廢氣，有較好的凈化效果，在濃度(3～6)×10
文檔編號B01J29/26GK1034319SQ88100268
公開日1989年8月2日 申請日期1988年1月19日 優(yōu)先權(quán)日1988年1月19日
發(fā)明者鄭小明, 袁賢鑫, 金松壽 申請人:杭州大學(xué)