[發明專利]一種燒結金屬纖維束催化劑的制備方法、催化劑及裝置

有效

• 申請號: 201210243050.3
• 申請日: 2012-07-13
• 公開（公告）號: CN102744077A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 施耀;葉志平;何奕
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J23/86
• 分類號: B01J23/86;B01J23/89;B01J37/34;B01D53/86
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

技術領域

本發明涉及環境保護技術領域，具體是涉及一種燒結金屬纖維束催化劑的制備方法、催化劑以及使用該催化劑的裝置。

背景技術

隨著經濟的增長，人民生活水平的提高，人們對生活環境的要求也越來越高。工廠及室內建筑涂料的有毒有害廢氣排放，嚴重影響居民的健康，惡化了生活環境。具有異味的工業和建筑涂料VOCs已經成為居民投訴的焦點。為此國內許多省市都已開展“清潔空氣行動”，尋求一種高效率、低能耗的清潔治理技術治理VOCs和惡臭的排放已是刻不容緩。

傳統的治理方法中：吸收法、吸附法、冷凝法、生物法和低溫等離子體法。其中活性炭吸附和生物法是目前控制工業VOCs和惡臭的最常見工藝。生物法具有投資及運行費用低等優點，但占地面積大，處理效果不穩定，且適于處理低濃度VOCs等缺點。而活性炭吸附法中，雖然在達到飽和吸附量前具有良好的除臭和吸附VOCs的效果，但其維護管理費用高，廢炭再生麻煩。

在上述這些技術中低溫等離子體技術已經引起越來越多的關注，等離子體被稱作除固態、液態和氣態之外的第四種物質存在形態，是由電子、離子、自由基和中性粒子組成的導電性流體，整體保持電中性。在低溫等離子體內，有大量的高能電子及高能電子激勵產生的·O、·OH等活性粒子，通過一系列物理、化學反應將有害氣體污染物氧化成無害物或低毒物。與其他VOCs和惡臭廢氣治理技術相比，低溫等離子體技術具有工藝簡單、處理流程短、投資少、占地小、去除率高、運行費用低(主要表現為電費)、適用范圍廣等特點。

利用低溫等離子體處理VOCs和惡臭廢氣時，也還存在一些問題：1.在較低放電電壓下，對一些結構穩定的VOCs去除效率不高(如噴漆廢氣中的笨、甲苯等)；2.放電區域小，污染氣體停留時間短；3.工業化放電電源要求較高，需要穩定放電。

針對上述單一等離子體處理技術的不足，人們提出了等離子體催化技術，已經進行了廣泛的研究和工業中試中，實驗結果理想，克服了上述單一等離子體技術的不足，然而由于低溫等離子體放電產生的高能和活性物質有很大部分是短壽命物質(short-lived物質)，現行的等離子體催化結合技術無論是兩段式還是一段式，都存在不能充分利用這些產生的物質的缺陷。另外，針對VOCs或惡臭處理中，低溫等離子體技術相對等離子體催化技術還存在相對能耗高，較低放電電壓下，污染物去除率不高，還存在部分中間產物，造成二次污染，而在傳統等離子體催化技術結合方式中，存在放電過程產生的short-lived物質利用率不高，而像金屬纖維束這類金屬材料制備催化劑，制備過程復雜，附載量不大，易脫附。

燒結金屬纖維(SMF)是目前國內外研究較多的一種新型材料，它是以鎳鉻合金纖維或者鐵鉻鋁合金纖維為原料，通過布氈、壓制和高溫燒結制成。燒結金屬電極具有多孔結構，不同的孔徑層形成孔徑梯度，孔徑以介孔(2-50nm)和大孔(＞50nm)為主，內部含有大量連通或半連通的孔隙，通過一定處理后，孔隙率最高可達80-90％，壓力損失小，耐高溫和易加工，是優良的催化劑載體。(Igor?Yuranov，Albert?Renken，Zeolite/sintered?metal?fibers?composites?as?effective?structured?catalysts，Applied?Catalysis?A：General?281(2005)55-60)

發明內容

本發明提供了一種燒結金屬纖維束催化劑的制備方法，該方法使用經表面處理的燒結金屬纖維束作為載體負載金屬催化劑，提高了產品中金屬催化劑的負載量，且該方法工藝簡單，易于操作。

一種燒結金屬纖維束催化劑的制備方法，包括：

(1)通過陽極氧化法對燒結金屬纖維束進行表面處理，具體過程如下：

(i)首先在0.5-0.7A電流強度下，氧化處理10-40min，在燒結金屬纖維束表面形成致密氧化膜；

(ii)然后將電流強度調整到0.8-1.2A，氧化處理10-20min，得到表面帶有附載孔隙的燒結金屬纖維束；

(2)將步驟(1)得到的表面帶有附載孔隙的燒結金屬纖維束浸漬到含有金屬催化劑的水溶液中至少30分鐘，負載完成后，經煅燒得到燒結金屬纖維束催化劑(下稱SMF催化劑)。