[發明專利]一種催化燃燒VOCs整體式復合催化劑、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201710126505.6
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106902838A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 宋元江;王磊;李敬;張向輝;王蕾;胡洧冰
• 申請（專利權）人: 西南化工研究設計院有限公司
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J23/86;F23G7/07
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 錢成岑

技術領域

本發明屬于工業廢氣催化燃燒及資源利用催化材料技術領域，具體為一種催化燃燒VOCs整體式復合催化劑、制備方法及應用。

背景技術

催化燃燒具有節省能源，凈化率高，起燃溫度低，無二次污染，工藝簡單，實用范圍廣等優點，被廣泛應用于石油化工、印刷、涂料、噴漆、煉膠、制藥等行業的有機廢氣(VOCs)處理中。催化燃燒技術作為一種新型的燃燒技術，其技術核心體現在開發出活性高及熱穩定性好的催化劑，其應用前景非常廣闊。

目前國內外催化燃燒所用的催化劑主要分為貴金屬和非貴金屬兩類。前者貴金屬催化劑主要以Rh、Pt、Pd、Ru等制得，其催化活性高、使用壽命長，但成本高。后者非貴金屬催化劑主要以過度金屬V、Mn、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Ti、Sr等及稀土金屬La、Ce、Zr、Pr等制得，其成本低廉、穩定性好，在一定條件下可達到貴金屬催化劑的催化效果，故倍受研究者的青睞。

發明內容

本發明的目的在于提供一種原料均為非貴金屬，價格低廉，對甲苯或其它VOCs工業廢氣的催化活性高、在高空速下燃燒溫度低的催化燃燒VOCs整體式復合催化劑、其制備方法及應用。本發明目的通過以下技術方案來實現：

一種催化燃燒VOCs整體式復合催化劑，所述催化劑以堇青石陶瓷為第一載體，以γ-Al₂O₃為第二載體，在粘合劑的作用下，負載主催化劑和助催化劑所形成的整體式復合催化劑。

作為本發明一種催化燃燒VOCs整體式復合催化劑的一個具體實施例，所述粘合劑占復合催化劑總質量的1.0～2.5％，所述粘合劑為甲氧基聚乙二醇、一水合氧化鋁、聚乙烯醇中的一種或多種。

作為本發明一種催化燃燒VOCs整體式復合催化劑的一個具體實施例，所述主催化劑為Fe₂O₃、NiO、CuO、Cr₂O₃、MnO₂中的兩種或兩種以上，所述助催化劑為La₂O₃、ZrO₂、TiO₂中的一種或多種；所述主催化劑占復合催化劑總質量的3.5～9.0％；所述助催化劑占復合催化劑總質量的0.2～1.2％。

作為本發明一種催化燃燒VOCs整體式復合催化劑的一個具體實施例，以復合催化劑總質量計，所述主催化劑各組分的質量分數為Fe₂O₃：0～1.8％，NiO：0～2.0％，CuO：1.0～2.5％，Cr₂O₃：0～2.0％，MnO₂：0～4.0％；所述助催化劑各組分的質量分數為La₂O₃：0～1.0％，ZrO₂：0～1.0％，TiO₂：0～1.0％。

作為本發明一種催化燃燒VOCs整體式復合催化劑的一個具體實施例，所述堇青石陶瓷載體占復合催化劑總質量的75～83％，所述γ-Al₂O₃占復合催化劑總質量的8～14％；所述堇青石陶瓷載體的孔密度為50～200孔/英寸²。

本發明還提供所述催化燃燒VOCs整體式復合催化劑的制備方法，包括以下步驟：

1)將主催化劑金屬氧化物的水溶性鹽配制成總金屬離子濃度為110～178g/L和助催化劑金屬氧化物的水溶性鹽配制成總金屬離子濃度為5～29g/L的溶液，水浴加熱并攪拌；

2)將γ-Al₂O₃粉緩慢加入上述溶液中，持續攪拌40～60min，后靜置沉化2～4h；經干燥、焙燒得復合催化劑粉末；

3)向粘合劑和上述步驟制備的復合催化劑粉末中加入去離子水，球磨攪拌25～50min，得復合催化劑漿液，其中，粘合劑與復合催化劑粉末的質量比為7～15％；

4)將堇青石陶瓷浸入上述漿液中，浸漬1～3min后取出，迅速吹通孔道并去除多余的漿液，室溫下陰干，然后經干燥、焙燒即得整體式復合催化劑。

作為本發明催化燃燒VOCs整體式復合催化劑制備方法的一個具體實施例，步驟1)中所述水浴加熱的溫度為50～80℃，時間為30～50min。