催化燃燒法脫除低濃度揮發(fā)性有機(jī)物催化劑及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及催化燃燒法脫除低濃度揮發(fā)性有機(jī)物催化劑及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]低濃度揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)不但危害人體健康，且嚴(yán)重地破壞了生態(tài)環(huán)境，凈化處理有機(jī)廢氣是大氣污染控制的一個(gè)重要方面。隨著人們對(duì)生存環(huán)境質(zhì)量要求的提高，對(duì)各種有機(jī)物的排放標(biāo)準(zhǔn)也更加趨于嚴(yán)格。常見(jiàn)的VOCs脫除方法有吸附、冷凝、吸收及蒸發(fā)過(guò)程，這些過(guò)程均屬“非破壞過(guò)程”，好處之一是使部分VOCs得到回收和重新利用，但僅適用于VOCs濃度較高的場(chǎng)合，且凈化效果較差。直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒過(guò)程屬于“破壞過(guò)程”。同催化燃燒相比，直接燃燒和熱力燃燒溫度較高(600?800°C)，適用于高溫、高濃度有機(jī)廢氣治理，同時(shí)過(guò)程需回收熱量。低濃度VOCs —般無(wú)回收利用價(jià)值，凈化處理難度大、費(fèi)用高。但對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境的危害卻是不容忽視的，因而這類(lèi)工業(yè)廢氣的凈化處理在國(guó)內(nèi)外都是環(huán)境保護(hù)的難題之一，實(shí)現(xiàn)這一過(guò)程的關(guān)鍵是制備出成本低、活性好、效率高的催化劑。
[0003]肪烴碳?xì)浠衔?、芳香烴化合物、鹵化烴類(lèi)、酮和醛類(lèi)、環(huán)氧化合物等是VOCs脫除技術(shù)的主要研宄對(duì)象。而且隨著環(huán)境法規(guī)的日趨嚴(yán)格，對(duì)低濃度排放物流脫除技術(shù)的開(kāi)發(fā)顯得更加重要和迫切。同其它方法如生物法、膜法、吸附、吸收和熱氧化法等相比，催化氧化法更適合于這一方面的需要，且具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]CN104084199A、CN102049312A、CN101439290A 及 CN1830529A 分別提出采用堇青石蜂窩陶瓷為載體，采用過(guò)渡金屬氧化物對(duì)載體進(jìn)行改性后，再負(fù)載貴金屬或非貴金屬活性組份用于氣體中低濃度VOCs的脫除。但上述發(fā)明提到的催化劑不但制備工藝復(fù)雜、制備成本高，同時(shí)存在催化劑的催化活性不高及催化劑的穩(wěn)定性較差的不足。CN103386304A提出將含釩和鑭系化合物與1102粉末及含鉑化合物混合成型后，所制得催化劑可用于催化氧化脫除氣體中的芳香類(lèi)如苯化合物，但該類(lèi)催化劑的強(qiáng)度較差，且催化劑的成本較高。
[0005]目前對(duì)于催化燃燒法脫除氣體中低濃度的VOCs基本上采用堇青石蜂窩陶瓷為載體，采用過(guò)渡金屬氧化物對(duì)載體進(jìn)行改性后，再負(fù)載貴金屬用于氣體中低濃度VOCs的脫除。但采用上述方法制備的催化劑不但制備工藝復(fù)雜、制備成本高，同時(shí)存在催化劑的催化活性不高及催化劑的穩(wěn)定性較差的不足。采用混合成型所制備的催化燃燒催化劑強(qiáng)度較差，且催化劑的成本較高。采用貴金屬作為催化燃燒催化劑的活性組份一般具有低溫活性好、耐熱性能好、催化劑可再生使用，但貴金屬催化劑存在成本高、易于積炭等不足。同時(shí)絕大多數(shù)催化燃燒體系屬于貧氧體系，如何降低貴金屬催化燃燒催化劑的生產(chǎn)成本，又能保證催化劑具有高的活性是采用催化燃燒法脫除氣體中的低濃度VOCs的關(guān)鍵。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是公開(kāi)一種催化燃燒法脫除低濃度揮發(fā)性有機(jī)物催化劑及制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
[0007]所述的催化燃燒法脫除低濃度揮發(fā)性有機(jī)物催化劑，為以γ_Α1203為載體的負(fù)載型催化劑，包括主活性組份和助劑；
[0008]所述的為主活性組份為貴金屬氧化物中的一種以上；
[0009]優(yōu)選的貴金屬氧化物選自Pd或Pt中的一種以上；
[0010]所述的助劑為非貴金屬氧化物中的一種以上；
[0011]優(yōu)選的非貴金屬氧化物為Mg、Ba、Mn、N1、V、La、Ce或Yb的氧化物中的一種或多種；
[0012]優(yōu)選的，以所述的催化劑的總質(zhì)量計(jì)，各個(gè)組分的質(zhì)量百分比含量為:
[0013]貴金屬氧化物0.01?0.5wt%
[0014]非貴金屬氧化物 0.5?5.0wt %
[0015]γ -Al2O3余量
[0016]優(yōu)選的，所述非貴金屬為:Mg和Ce的混合物，質(zhì)量比為:Mg: Ce = I: 1.9?2.1 ；
[0017]優(yōu)選的，所述非貴金屬為:Ba和La的混合物，質(zhì)量比為:Ba: La=I: 1.8?
2.0 ；
[0018]優(yōu)選的，所述非貴金屬為:Ce和La的混合物，質(zhì)量比為:Ce: La=I: I?1.2 ;
[0019]所述的催化燃燒法脫除低濃度揮發(fā)性有機(jī)物催化劑的制備方法，包括如下步驟:
[0020](I)將γ -Al2O3浸漬在非貴金屬氧化物的前驅(qū)體水溶液中4?6小時(shí)，液固分離，收集固相，105?130°C干燥10?14小時(shí)，然后在400?500°C焙燒3?5小時(shí)，獲得催化劑前驅(qū)體；
[0021]所述的非貴金屬前驅(qū)體，除V采用偏釩酸銨為前驅(qū)體外，Mg、Ba、Mn、N1、V、La、Ce或Yb為硝酸鹽類(lèi)化合物；
[0022]非貴金屬前驅(qū)體水溶液的質(zhì)量濃度為1.0?50.0%，優(yōu)選10?22% ;
[0023]非貴金屬前驅(qū)體水溶液與γ -Al2O3的質(zhì)量比為:非貴金屬前驅(qū)體水溶液:γ -Al 203=I: 1.0 ?3.0 ;
[0024](2)將步驟(I)的催化劑前驅(qū)體浸漬在貴金屬氧化物前驅(qū)體的水溶液中5?15分鐘，液固分離，收集固相，105?130°C干燥10?14小時(shí)，然后在400?500°C焙燒3?5小時(shí)，獲得所述的催化燃燒法脫除低濃度揮發(fā)性有機(jī)物催化劑；
[0025]所述的貴金屬氧化物前驅(qū)體為Pd或Pt的硝酸鹽類(lèi)化合物；
[0026]貴金屬氧化物前驅(qū)體的水溶液的質(zhì)量濃度為0.02?5.0% ;
[0027]催化劑前驅(qū)體與貴金屬氧化物前驅(qū)體的水溶液的質(zhì)量比為1: 0.5?1.5 ;
[0028]優(yōu)選的，載體Y-Al2O3為先進(jìn)行預(yù)處理，處理方法如下:去離子水洗滌，105?150°C干燥，500?700°C焙燒6?12小時(shí)；
[0029]采用上述方法獲得的催化燃燒法脫除低濃度揮發(fā)性有機(jī)物催化劑，非貴金屬氧化物活性組份在載體中均勻分布，貴金屬氧化物活性組份在載體中為非均勻分布狀態(tài)，貴金屬氧化物活性組份主要分布在催化劑的外表面上。
[0030]本發(fā)明催化劑不但制備工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，同時(shí)催化劑具有很好的活性和穩(wěn)定性，可廣泛應(yīng)用于含有芳烴類(lèi)、環(huán)烷烴類(lèi)、甲烷、醇和酮、脂類(lèi)和鹵代烴類(lèi)等揮發(fā)性有機(jī)物的脫除，且具有很好的活性和穩(wěn)定性。
【具體實(shí)施方式】
[0031]下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明的一種催化燃燒法脫除低濃度揮發(fā)性有機(jī)物催化劑及制備方法，但本發(fā)明并不受下述實(shí)施例的限制。
[0032]實(shí)施例1
[0033]稱(chēng)取50g γ -Al2O3載體，用去離子水洗滌三次后，過(guò)濾、干燥并在650°C條件下焙燒6小時(shí)。
[0034]分別稱(chēng)取10.6g Mg(NO3)2.6Η20 和 6.