專利名稱：工業(yè)有機廢氣凈化催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種含貴金屬和稀土金屬的催化劑及其制備方法，該催化劑用于工業(yè)有機廢氣及汽車尾汽等的凈化。
隨著工業(yè)的發(fā)展，漆包線、金屬薄板印刷、電機、汽車、各種機械、儀器儀表大量使用各種漆及涂料，其加工干燥過程大量有毒有害的有機物揮發(fā)出來，化工、石油化工工業(yè)也有大量有機廢氣排出。對這些有機廢氣的治理，采用催化氧化燃燒是最有效的辦法。目前國內(nèi)外對用于有機廢氣凈化用的催化劑進(jìn)行了研究，英國專利GB2027609采用鉑催化劑對可燃性氣體進(jìn)行催化凈化；前蘇聯(lián)專利USSR340651采用Pt-Al催化劑對脂肪酸有機廢氣進(jìn)行催化凈化；美國專利US4065268采用金屬載體載Pt-Pd對烴類蒸汽催化凈化；日本專利JP7666295采用分子篩浸漬H2PtCl6制成催化劑對CO及烴類廢氣進(jìn)行凈化；國內(nèi)專利ZL92113238.0采用貴金屬-稀土-過渡金屬對汽車廢氣進(jìn)行催化凈化。工業(yè)有機廢氣凈化劑一般使用小球Al2O3、分子篩，厚壁(孔密度為≤50孔/吋2)蜂窩等作為載體。所采用的涂層一般為常溫成膠制得r-Al2O3，n-Al2O3，ZrO等。非貴金屬催化劑一般采用稀土復(fù)合氧化物，過渡金屬氧化物，貴金屬催化劑一般采用單一或組合貴金屬組分，其貴金屬用量一般為0.1-1.0wt％。用于工業(yè)有機廢氣凈化催化劑壽命幾個月至一年。
本發(fā)明提出一種以薄壁蜂窩(孔密度為100-300孔/吋2)陶瓷為載體，陶瓷載體上浸涂高溫成膠的r--Al2O3層及稀土鹽溶液，催化活性組分為Pt、Pd、Ru中至少二種金屬的用于工業(yè)廢氣凈化的新型催化劑。
本發(fā)明采用薄壁陶瓷蜂窩載體代替厚壁陶瓷蜂窩載體，目的在于使載體具有更大的外表面以有利于廢氣中的有機物更好地與催化劑接觸，加速反應(yīng)進(jìn)行。同時，采用薄壁蜂窩載體代替小球載體，使其在使用中壓降降低，可以簡化工藝設(shè)備，另外，本發(fā)明引入一種用高溫成膠法制備的r-Al2O3作為涂層。一般蜂窩載體的涂層是用Al(NO3)3熱分解或常溫成膠制得r-Al2O3或n-Al2O3，此類涂層的Al2O3一般大孔少，多為單分散孔分布。本發(fā)明用高溫成膠法制得的r-Al2O3其孔結(jié)構(gòu)中大孔多，而且具有雙分散孔分布的特點，這種涂層有利于消除內(nèi)擴散的影響，加速催化反應(yīng)的進(jìn)行。本發(fā)明在載體中加入稀土元素組分，主要是起穩(wěn)定r-Al2O3涂層的作用，減緩在催化劑使用過程Al2O3比表面降低的速度，同時也起助催化劑的作用，從而提高催化劑的穩(wěn)定性及活性。本發(fā)明采用二種或二種以上貴金屬復(fù)合形成合金，起協(xié)同作用以改善催化劑的催化性能。
本發(fā)明的內(nèi)容為一、催化劑的組成1、貴金屬活性組分為Pt、Pd、Ru中至少二種，在催化劑中的比例為0.01-0.1(重量)％，其中Pt∶Pd∶Ru＝1-10∶1-10∶1-10；2、高溫成膠的r-Al2O3涂層，在催化劑中的比例以Al2O3計為0.5-10(重量)％；3、稀土元素Ce、La中至少一種，在催化劑中的比例為0.7-3(重量)％。
4、余量為薄壁蜂窩陶瓷載體，其主要成份為市售商品瓷土，工業(yè)氧化鋁，組成為50％瓷土+50％工業(yè)氧化鋁或70％瓷土+30％工業(yè)氧化鋁。
二、催化劑的制作工藝包括以下步驟1、將市售的瓷土和工業(yè)氧化鋁按1∶1或7∶3的比例配制好，用機械擠壓成型為薄壁陶瓷蜂窩載體，形狀為方型、園柱型、孔密度為100-300孔/吋2，60-120℃溫度下干燥，1000℃溫度下焙燒，冷卻后待用；2、用市售工業(yè)氨水及化學(xué)純AlCl3溶液在60-90℃溫度下成膠制得所需的r-Al2O3漿，用浸涂法將r-Al2O3漿均勻涂覆于蜂窩陶瓷載體表面，于60-100℃溫度下干燥，500℃溫度下焙燒；3、將稀土或混合稀土的硝酸鹽、草酸鹽或硫酸鹽等可溶性的鹽溶液浸漬于上述載體上，于50-120℃溫度下干燥，300-800℃溫度下分解，4、將貴金屬活性組分Pt、pd、Ru中至少二種的可溶性鹽(氯鉑酸、氯鈀酸、氯釕酸、硝酸鹽，醋酸鹽，氯化物)溶液按一定量通過共浸或分浸浸涂于上述載體上，60-120℃溫度下干燥，400-600℃H2氣氛下還原2小時。
本發(fā)明的優(yōu)點在于1、由于采用薄壁蜂離載體，其具有的大的外表面有利于廢氣中的有機物更好地與催化劑接觸，能加速催化凈化反應(yīng)的進(jìn)行。
2、采用薄壁蜂窩載體代替小球載體，使其在使用中壓降降低，簡化了工業(yè)設(shè)備。
3、引入一種高溫成膠法制備的r-Al2O3作為涂層，該涂層孔結(jié)構(gòu)中大孔多，且具有雙分散孔分布的特點，有利于消除內(nèi)擴散的影響，加速催化反應(yīng)進(jìn)行。
4、在載體中加入稀土元素組份，起了穩(wěn)定r-Al2O3涂層的作用，也起到助催化劑的作用。
5、該催化劑具有活性高，穩(wěn)定性好，貴金屬用量低的特點。
6、本發(fā)明的催化劑在工業(yè)中應(yīng)用對有機物轉(zhuǎn)化率在97％以上，連續(xù)使用壽命達(dá)一年以上，可廣泛用于漆包線工業(yè)，金屬薄板印刷工業(yè)，各種機械、電機、儀器儀表的噴漆涂料干燥產(chǎn)生的有機廢氣及化工、石油化工等工業(yè)有機廢氣的消除，還可用于汽車尾氣和工業(yè)有機廢水COD及NH3-N的消除。
實施例將市售瓷土和工業(yè)氧化鋁按1∶1或7∶3的比例混合，機械擠壓成型為方形，圓柱形的蜂窩陶瓷載體，孔密度為100-300孔/吋2，經(jīng)60-120℃干燥，1000℃溫度下焙燒成型待用。
實施例1、上述成型蜂窩陶瓷載體100g，接重量比浸涂2％高溫成膠的r-Al2O3，2％的Ce(以Ce(NO3)3形式)，及0.07％的Pt-Pd(以H2PtCl6，H2PdCl4形式)，100℃干燥，500℃溫度下，H2氣氛中還原2小時即可。在2％CH4(余量為空氣)模擬氣氛中使用，其轉(zhuǎn)化率達(dá)99％。
實施例2，陶瓷載體100g，按重量比浸涂1％高溫成膠r-Al2O3，1％La(以La(NO3)3形式)，0.05％Pt-Pd(以H2PtCl6，H2PdCl4形式)，110℃溫度下干燥，600℃溫度下，H2氣氛中還原2小時即得所需催化劑，在1％CO(其余量為空氣)氣氛中試驗，其轉(zhuǎn)化率達(dá)98％。
實施例陶瓷載體500g，按重量比浸涂3％高溫成膠的r-Al2O3，1.5％Ce(以硫酸鈰形式)，0.06％Pt-Pd-Ru(以H2PtCl4，H2PdCl4，RuCl3形式)，100℃干燥，600℃，H2氣氛下還原2小時。該催化劑對CO的轉(zhuǎn)化率為98％，對烴類(CXHy)轉(zhuǎn)化率達(dá)97％。
實施例4、陶瓷載體100g，按重量比依次浸涂1％r-Al2O3，2％Ce(以Ce(NO3)3形式)，0.1％ Pd-Ru(以PdCl2 RuCl3的形式)，110℃干燥，500℃，H2氣氛下還原2小時。該催化劑對有機廢水COD轉(zhuǎn)化率97％，NH3-N轉(zhuǎn)化率達(dá)95％。
實施例5 陶瓷載體30Kg，按重量比依次浸涂2％r-Al2O3，2％Ce(以Ce(NO3)3形式)，0.04％Pt-Pd(以H2PtCl6，PdCl2形式)，110℃干燥，600℃，H2氣氛下還原2小時。該催化劑對立式漆包線機的有機廢氣凈化轉(zhuǎn)化率達(dá)97％以上，催化劑連續(xù)使用壽命一年以上。
實施例6、陶瓷載體50kg，按重量比依次浸涂2％r-Al2O3，2％Ce(以Ce(NO3)3形式)，0.03％ Pt-Pd(以H2PtCl6，H2PaCl4形式)，100℃干燥，600℃，H2氣氛中還原2小時。該催化劑對臥式漆包線機工業(yè)廢氣(甲苯，二甲苯，酚，烴等)凈化轉(zhuǎn)化率達(dá)97％以上，催化劑連續(xù)使用壽命一年以上。
權(quán)利要求
1.一種含貴金屬、稀土元素的廢氣凈化催化劑，其特征在于(1)催化劑活性組分為Pt、Pd、Ru中至少二種，在催化劑中的比例為0.01-0.1(重量)％，其中Pt∶Pd∶Ru＝1-10∶1-10∶1-10；(2)高溫成膠的r-Al2O3涂層，在催化劑中的比例以Al2O3計為0.5-10(重量)％；(3)稀土元素Ce、La中至少一種，在催化劑中的比例為0.7-3(重量)％；(4)余量為薄壁蜂窩陶瓷載體，其主要成份為市售商品瓷土，工業(yè)氧化鋁，組成為1∶1或7∶3。
2.一種如權(quán)利要求1所述的催化劑的制備方法，其特征在于(1)將市售瓷土和工業(yè)氧化鋁按1∶1或7∶3的比例配制好，機械擠壓成型為薄壁(孔密度為100-300孔/吋2)蜂窩陶瓷載體，形狀為方形，園柱型，60-120℃溫度下干燥，1000℃溫度下焙燒，冷卻后待用；(2)用市售工業(yè)氨水及化學(xué)純AlCl3溶液在60-90℃溫度下成膠制得所需的r-Al2O3漿，用浸涂法將r-Al2O3漿均勻涂覆于蜂窩陶瓷載體表面，于60-100℃溫度下干燥，500℃溫度下焙燒；(3)將稀土或混合稀土的硝酸鹽、草酸鹽或硫酸鹽等可溶性的鹽溶液浸漬于上述載體上，50-120℃溫度下干燥，300-800℃溫度下分解(4)將貴金屬活性組分Pt、pd、Ru中至少二種的可溶性鹽(氯鉑酸、氯鈀酸、氯釕酸、硝酸鹽，醋酸鹽，氯化物)溶液按一定量通過共浸或分浸浸涂于上述載體上，60-120℃溫度下干燥，400-600℃，H2氣氛下還原2小時。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種含貴金屬和稀土金屬的催化劑及其制備方法。本發(fā)明提出一種以薄壁陶瓷為載體,載體上浸涂高溫成膠的r－Al
文檔編號B01D53/94GK1251322SQ9811828
公開日2000年4月26日 申請日期1998年10月20日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月20日
發(fā)明者雷遠(yuǎn)進(jìn), 何晉川, 胡琴仙, 蔣竹鳳 申請人:昆明貴金屬研究所