[發(fā)明專(zhuān)利]一種催化燃燒催化劑及制備和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710675418.6
• 申請(qǐng)日: 2017-08-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107376929A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐炎華;錢(qián)紅雅;劉志英;李溪
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): B01J23/86
• 分類(lèi)號(hào): B01J23/86;F23G7/07
• 代理公司: 南京天華專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司32218
• 代理人: 徐冬濤,袁正英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化燃燒催化劑及制備和應(yīng)用，特別涉及一種催化燃燒揮發(fā)性有機(jī)廢氣的Cu-Cr/Al₂O₃催化劑制備方法，及其在催化燃燒揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的應(yīng)用以及抗硫性研究。

背景技術(shù)

揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)的排放源有多種，例如運(yùn)輸和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程(戶外來(lái)源)以及家用產(chǎn)品(室內(nèi)來(lái)源)。化工廠、煉油廠、汽車(chē)制造和電子部件廠都會(huì)排放VOCs。在室內(nèi)來(lái)源中，主要來(lái)源有打印機(jī)、絕緣材料、合成木材、溶劑和清潔用品等。該類(lèi)有機(jī)物大多具有毒性并伴有惡臭，其大量排放對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，同時(shí)也嚴(yán)重威脅著人類(lèi)健康，有些物質(zhì)可誘發(fā)突變或致癌，而且是臭氧和光化學(xué)煙霧形成的前軀物質(zhì)。

目前，常用的VOCs控制技術(shù)有吸附法、吸收法、冷凝法、燃燒法以及膜分離法、生物法、光分解法、電暈法、等離子體法等或者上述方法的組合。其中催化燃燒法一般發(fā)生在相對(duì)低的溫度條件下，反應(yīng)生成CO₂和H₂O，無(wú)二次污染，被認(rèn)為是去除VOCs較為有效的方法。

催化燃燒法最關(guān)鍵的問(wèn)題是催化材料的選擇。催化劑載體多采用氧化鋁和堇青石蜂窩陶瓷載體。活性組分一般負(fù)載在載體上。載體應(yīng)具有較大的比表面積，可使活性組分高度分散在載體上。目前，常用的催化劑可分為貴金屬催化劑(主要Pt和Pd)和過(guò)渡金屬氧化物催化劑(即Fe、Cr、Cu、Co、Ni和Mn等)。貴金屬催化劑雖然具有很高的活性和很好的選擇性，但是價(jià)格昂貴且催化劑易中毒，過(guò)渡金屬氧化物催化劑在某些情況下可與Pt/Al₂O₃具有相似的活性，而且具有一定的抗失活性。因此，過(guò)渡金屬氧化物去除VOCs更為經(jīng)濟(jì)有效。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有處理技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種催化燃燒催化劑，本發(fā)明還有一目的是提供上述催化劑的制備工藝，本發(fā)明還有一目的是提供上述催化劑的應(yīng)用。篩選出低溫高活性、具有良好穩(wěn)定性和抗硫性的催化劑，降低VOCs的轉(zhuǎn)化溫度，提高VOCs的降解效率。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：一種催化燃燒催化劑，其特征在由活性氧化鋁載體和負(fù)載于載體上的活性組分組成；其中所述的活性組分由氧化銅、氧化鉻和CuCr₂O₄組成，活性組分中Cu與Cr的摩爾比為1:(0.5-4)；所述活性組分負(fù)載質(zhì)量占活性氧化鋁載體質(zhì)量的5％-20％。

本發(fā)明還提供了上述催化燃燒催化劑的制備方法，其具體步驟如下：

(1)選擇16～30目顆粒活性氧化鋁作為催化劑載體，清洗干燥后備用；

(2)將Cu(NO₃)₂·3H₂O和(NH₄)₂Cr₂O₇按照Cu與Cr摩爾比為1:(0.5-4)加去離子配制浸漬液濃度為0.375-1.5mol/L的浸漬液；

(3)按照負(fù)載量計(jì)算載體質(zhì)量，將活性氧化鋁載體置于浸漬液中先超聲浸漬，再靜置浸漬，然后將全部浸漬液和載體加熱干燥，再焙燒，制得所述Cu-Cr/Al₂O₃催化劑。

優(yōu)選步驟(3)中超聲浸漬時(shí)間為60-80min，超聲頻率為30-60KHz；靜置浸漬的時(shí)間為20-26h。

優(yōu)選步驟(3)中加熱干燥的溫度為100-120℃，干燥時(shí)間為12-18h；焙燒溫度為300-800℃，焙燒時(shí)間為3-5h。

本發(fā)明還提供了上述的催化劑在催化燃燒揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的應(yīng)用。

所述催化燃燒反應(yīng)在常壓氣固反應(yīng)裝置上進(jìn)行：取5-10mL所述催化劑，加入石英砂稀釋?zhuān)糜诜磻?yīng)管加熱區(qū)，原料氣通過(guò)冰水浴后與N₂、O₂模擬空氣混合進(jìn)入反應(yīng)管，SO₂氣體經(jīng)過(guò)另一管路進(jìn)入反應(yīng)管內(nèi)，在反應(yīng)管內(nèi)經(jīng)催化劑作用進(jìn)行催化燃燒反應(yīng)。反應(yīng)尾氣采用氣相色譜儀進(jìn)行檢測(cè)，并計(jì)算轉(zhuǎn)化率。

有益效果：

(1)活性組分的元素均為過(guò)渡金屬和稀土金屬氧化物，不含貴金屬，成本較低；(2)活性組分以浸漬法負(fù)載到載體上，制備工藝簡(jiǎn)便；(3)本發(fā)明提供的催化劑對(duì)甲苯有著很好的處理效果，并且具有較好的抗硫性和較高的穩(wěn)定性。

附圖說(shuō)明

圖1實(shí)施例1制得的10wt％Cu-Cr/Al₂O₃催化劑催化燃燒的穩(wěn)定性曲線圖。