[發(fā)明專利]磷酸修飾的氧化鈰催化劑及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910062680.2
• 申請日: 2019-01-23
• 公開（公告）號: CN109603869A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳忠標(biāo);翁小樂;戴曉霞;劉越;王海強(qiáng)
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號: B01J27/18
• 分類號: B01J27/18;B01D53/86;B01D53/70
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 33224
• 代理人: 胡紅娟

本發(fā)明涉及大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種磷酸修飾的氧化鈰催化劑及其制備方法和應(yīng)用。所述制備方法包括以下步驟：(1)將氧化鈰在磷酸溶液中浸泡，之后過濾出氧化鈰并洗滌至中性，烘干；(2)將烘干后的氧化鈰于100～400℃下鍛燒1～4小時，得到磷酸修飾的氧化鈰催化劑。本發(fā)明制備方法制得的催化劑可用于含氯揮發(fā)性有機(jī)物的催化氧化降解，其催化活性高，抗氯中毒、抗硫中毒和抗水能力強(qiáng)，催化壽命較長，并且在催化氧化含氯揮發(fā)性有機(jī)物時不易產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物，無二次污染。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種磷酸修飾的氧化鈰催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

含氯揮發(fā)性有機(jī)物是有機(jī)物的一種，如氯苯、二氯苯、三氯乙烯等，都是工業(yè)生產(chǎn)過程中常用的試劑，以廢水或廢氣的形式排放至環(huán)境中。大部含氯揮發(fā)性有機(jī)物具有環(huán)境持久性、高毒性，可在大氣環(huán)境或水環(huán)境中長期存在，并通過食物鏈在生物體內(nèi)富集，造成“致癌、致畸、致突變”效應(yīng)。含氯有機(jī)化合物普遍具有毒性，美國環(huán)保局基于化合物的毒性、自然降解的可能性及在水中出現(xiàn)的概率等因素從7萬余種化合物中篩選出65類、129種優(yōu)先控制的“黑名單”，其中就有7種多氯聯(lián)苯及有關(guān)化合物。在“黑名單”上，對我國環(huán)境污染最嚴(yán)重的污染物包括1種多氯聯(lián)苯、4種氯代苯類、10種鹵代烴類。由此可見，有機(jī)氯化物的污染相當(dāng)普遍和嚴(yán)重，因此對有機(jī)氯化物的處理是目前環(huán)境保護(hù)的一項重要工作內(nèi)容。

含氯揮發(fā)性有機(jī)化合物大致上可以分為兩大類：一是低分子量有機(jī)氯化物，主要包括三氯甲烷、四氯化碳、二氯乙烷、三氯乙烯、三氯乙烷、四氯乙烯、氯苯等；二是聚合氯化物，包括多氯聯(lián)苯呋喃、二噁英等。這些化合物大多數(shù)來自于工業(yè)應(yīng)用中的有機(jī)溶劑、滅火劑、熱導(dǎo)液和化工產(chǎn)品的中間體以及電力工業(yè)的副產(chǎn)物。它們在工業(yè)廢氣或焚燒廠中的濃度相差甚大，前者典型濃度在200～2000ppm之間，而后者通常低于1ng/m³。有組織排放的含氯揮發(fā)性有機(jī)物一般可經(jīng)收集和處理有效減少尾氣中的含量。作為最后一道防線，高效末端處理技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用是目前研究工作重點(diǎn)。近年來，低溫等離子體技術(shù)、膜分離技術(shù)在低濃度有機(jī)廢氣處理中逐漸嶄露頭角，光催化技術(shù)也在進(jìn)一步的發(fā)展中。目前常用的控制技術(shù)主要有熱力燃燒法、催化燃燒法、吸附法、吸收法、冷凝法等，其去除效率通常與進(jìn)口濃度相關(guān)。在保證去除效率的基礎(chǔ)上，結(jié)合投資成本、適用工況與操作安全等方面，現(xiàn)行技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)。催化燃燒技術(shù)憑借其處理效率高、能耗低、熱力可回收和無二次污染的特點(diǎn)成為最具應(yīng)用前景的技術(shù)之一。

含氯揮發(fā)性有機(jī)污染物催化燃燒中催化劑的開發(fā)首要解決的關(guān)鍵問題是提高催化劑的使用壽命。雖然，部分過渡金屬氧化物如氧化錳、氧化鈰等在催化燃燒含氯有機(jī)物中表現(xiàn)出較好的活性，這些過渡金屬氧化物甚至可以達(dá)到與貴金屬一樣的催化活性，但是都無法避免催化劑氯化中毒的問題。催化劑表面吸附的氯可與金屬離子形成氯氧化合物或氯化物，從而減少催化劑的活性中心數(shù)量或影響活性中心的氧化還原性能，并抑制了催化劑的活性。此外，這一過程還增加了生成高毒性多氯副產(chǎn)物，特別是二噁英的環(huán)境風(fēng)險。

公開號為CN108295852A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種針對含氯揮發(fā)性有機(jī)物催化氧化反應(yīng)的Ce-Zr類催化劑，尤其是一種Ru/CeZrO_x型催化劑，可以實(shí)現(xiàn)在較低的溫度下仍保持較好的活性和轉(zhuǎn)化率。由于Ru的使用，催化劑成本較高。

公開號為CN103962134A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種氯代芳烴燃燒消除的方法，以氧化鈰納米棒、納米立方體和納米正八面體為載體負(fù)載貴金屬(Ru)釕作為催化劑，并通過稀堿溶液吸收反應(yīng)尾氣。該方法催化活性高，反應(yīng)無二次污染物產(chǎn)生，同樣由于Ru的使用，催化劑成本較高。

公開號為CN10389425A的中國專利文獻(xiàn)公開了一種用于多氯代芳香烴燃燒的催化劑，其為Fe、Ni、Cr、Bi或Mn摻雜四氧化三鈷。該催化劑催化活性高，抗氯中毒能力強(qiáng)，但結(jié)構(gòu)脆弱，無法適用于高空速下的廢氣處理。