[發明專利]一種蜂窩型Mn?Zn改性黏土基VOCs氧化催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201710737795.8
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107442108A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 章文貴;侍孟璐;向耿輝;朱慧可;吳黃河;奉向東
• 申請（專利權）人: 蕪湖格豐環保科技研究院有限公司
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J35/10;B01J35/04;B01J37/08;B01J32/00;B01J21/16;B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 蕪湖安匯知識產權代理有限公司34107
• 代理人: 任晨晨

技術領域

本發明屬于揮發有機化合物(VOCs)治理技術領域，具體涉及一種蜂窩型Mn-Zn改性黏土基VOCs氧化催化劑及其制備方法。

背景技術

揮發性有機化合物(VOCs)超量排放會對自然環境和人體健康造成嚴重影響，污染常見于石油化工、制藥、汽車、橡膠、油漆涂料等行業。隨著民眾對環境、健康的日益重視，國家對環保要求的日益嚴格，VOCs污染治理也越來越受到關注。VOCs污染治理根據場所和污染特點以及是否回用等情況，有著多種處理技術如：物理冷凝、燃燒及催化燃燒、催化氧化、淋洗吸收、吸附脫附等工藝。其中物理冷凝、膜分離、淋洗吸收、吸附脫附等都可視為回收治理模式，而燃燒及催化燃燒、催化氧化等都為銷毀治理模式。

作為典型VOCs治理技術之一，催化燃燒/催化氧化以其治理徹底性，比直接燃燒法更安全更節能，更適用于較低VOCs濃度場合治理等特點，在VOCs治理領域中占有舉足輕重的地位。根據使用溫度，可分為室溫、低溫、高溫催化氧化。如常見的光催化、低溫等離子體催化、常溫臭氧催化等均屬于室溫催化；低溫、高溫等催化氧化反應溫度常在100～450℃內，一般催化燃燒即該溫度區間。催化氧化的關鍵技術之一則是高效催化劑的研制。

常見的氧化催化劑以活性組分劃分常氛圍貴金屬類催化劑以及非貴金屬類催化劑。貴金屬類催化劑多以Pt、Pd、Rh、Au等貴金屬組分擔載于不同的載體上，催化VOCs燃燒起燃溫度可低至100～200℃，在針對一些特定VOCs如甲醛等，其起燃點甚至可低至常溫。其特點是活性高，選擇性好，但價格較為昂貴，但貴金屬催化劑在處理含氯及含硫VOCs時較容易中毒，所以僅適用于不含氯或硫的VOCs，尤其是大π鍵化合物如芳烴類VOCs的治理。而非貴金屬類催化劑多以Mn、Cu、Co、Fe等金屬氧化物及其負載氧化物為主，該類催化劑對含氯含硫VOCs耐受性強，不容易中毒，但存在催化活性相對較差等不足，催化氧化VOCs的起燃溫度常在250℃以上，完全燃燒溫度則更高。

在實際VOCs催化治理過程中，由于其排氣流量大，空速高，常規的柱狀或球狀催化劑實際使用中，存在風阻大，接觸效率低等不足，也極易造成傳熱不勻等問題，蜂窩型制則可較好的解決所提問題，有著風阻低，傳質傳熱效率高等優點。市場上蜂窩型載體多以蜂窩堇青石為代表的蜂窩陶瓷為主，具有強度高耐熱沖擊性好等優點，但仍存在比表面積低下等缺點，往往需涂覆過渡氧化物涂層來增強載體比表面積，但也存在涂層與基材契合性問題，熱及外力沖擊下極易造成涂層剝落，給工程使用帶來極大的不便。

因此，較理想的市場化VOCs氧化催化劑，不僅需要較高的催化活性，也要兼顧其使用成本，以及工程適用性。開發價格低廉的蜂窩型VOCs高效氧化催化劑可極大地促進VOCs治理領域的發展，也具有極高的市場應用潛力及經濟效益。

發明內容

為解決現有技術的不足，本發明提供了一種蜂窩型Mn-Zn改性黏土基VOCs氧化催化劑及其制備方法。所述催化劑以凹凸棒土、膨潤土和硅藻土為主成分的蜂窩型復合黏土材料為載體，以Mn-Zn為負載活性成分，其具有優異的催化性能，且穩定性高。

本發明采取的技術方案為：

一種蜂窩型Mn-Zn改性黏土基VOCs氧化催化劑，所述催化劑以凹凸棒土、膨潤土和硅藻土為主成分的蜂窩型復合黏土材料為載體，以Mn-Zn為負載活性成分，負載活性成分的負載量為載體重量的4～14％。

所述負載活性成分的得到方法為：將Mn²⁺和Zn²⁺鹽溶解在去離子水中制成A液，KMnO₄溶解在去離子水中配置成B液，將A液、B液先后噴淋于蜂窩復合粘土材料載體上，可單次噴淋或多次噴淋達到設定負載量；將負載有Mn-Zn的濕潤蜂窩型復合黏土材料載體，干燥、焙燒、冷卻后即可得到負載在蜂窩型復合黏土材料為載體上的負載活性成分。

所述負載量的計算方法為：

將Mn²⁺與KMnO₄分別折合成相對應的MnO₂的重量，將Zn²⁺折合成相對應的ZnO的重量，則負載量＝(MnO₂的總重量+ZnO的重量)/載體重量×100％。

所述折合的方法為其中m為質量，n為物質的量，M為摩爾質量。

所述載體由以下重量份的組分制備而成：