[發(fā)明專利]一種耐硫型VOCs低溫催化燃燒的催化劑及其制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010633227.5
• 申請(qǐng)日: 2020-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN111686804A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閆英輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 閆英輝
• 主分類號(hào): B01J31/02
• 分類號(hào): B01J31/02;B01J27/199;B01J35/00;B01D53/86;B01D53/70;F23G7/07
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本發(fā)明公開了一種耐硫型VOCs低溫催化燃燒的催化劑及其制備方法，通過介孔鐵鋯復(fù)合氧化物的制備、離子液體前驅(qū)體H₅PMo₁₀V₂O₄₀的制備、離子液體前驅(qū)體TEAPS的合成、介孔鐵鋯復(fù)合氧化物負(fù)載鐵基固態(tài)離子液體復(fù)合載體的制備、活性組分Ru的負(fù)載得到的催化劑，該催化劑以表面涂覆鐵基固態(tài)離子液體的介孔鐵鋯復(fù)合氧化物作為載體，以Ru為活性組分，所述活性組分是采用沉積沉淀法負(fù)載的，且催化劑中Ru的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0~5.0wt%。本發(fā)明所制備的催化劑在較低溫度下就可以將氯苯和三氯乙烯完全催化轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和HCl，并具有較高的反應(yīng)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種VOCs催化氧化技術(shù)，特別是涉及一種耐硫型VOCs低溫催化燃燒的催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)

我國工業(yè)源VOCs排放涉及行業(yè)眾多，不同行業(yè)排放的VOCs種類、濃度和工況條件千差萬別，甚至對(duì)于同一行業(yè)，因生產(chǎn)原料和工藝技術(shù)等差別，排放VOCs的種類和濃度也差異巨大。因此，很難采用單一的工藝技術(shù)來控制所有工業(yè)源VOCs的排放，需要根據(jù)不同行業(yè)的排放特征，制定適宜的控制策略及技術(shù)路徑。

含氯類揮發(fā)性有機(jī)物作為VOCs中重要的一類，主要包括氯苯、二氯苯、三氯苯、氯甲苯、三氯乙烯等。在氯苯類有機(jī)物的生產(chǎn)和使用環(huán)節(jié)，其通過揮發(fā)或廢氣排放進(jìn)入到大氣當(dāng)中。此外，在垃圾焚燒、水泥行業(yè)、電爐煉鋼生產(chǎn)和初級(jí)銅冶煉等生產(chǎn)過程中，也會(huì)產(chǎn)生含氯類有機(jī)物。幾乎所有含氯類有機(jī)物都具有“三致”毒性，被美國環(huán)保局列為優(yōu)先控制污染物。含氯類有機(jī)物的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，具有生物累積效應(yīng)，這類污染物進(jìn)入環(huán)境中，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境和人類健康造成長(zhǎng)期危害。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(xiǎn)。

中國專利CN108295852A公開了一種針對(duì)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。中國專利CN103962127A公開了一種用于氯代芳烴燃燒的催化劑，其為Sr、Ce、Mg、Al、Fe、Co、Ni、Cu摻雜的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的LaMnO₃，該催化劑制備簡(jiǎn)單，成本低廉，熱穩(wěn)定性好，但催化活性低，且易低溫氯中毒。但是，現(xiàn)有的含氯揮發(fā)性有機(jī)物催化氧化的催化劑抗水性和抗硫性較差，對(duì)含氯揮發(fā)性有機(jī)物煙氣的含水量和含硫量有較高的要求，在進(jìn)行催化氧化降解之前，需要先對(duì)煙氣進(jìn)行脫水和脫硫，這進(jìn)一步限制了催化劑的實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)傳統(tǒng)煙氣中水分和二氧化硫含量高且氯苯和三氯乙烯催化氧化過程中催化劑容易發(fā)生氯中毒的問題，本發(fā)明公開了一種耐硫型VOCs低溫催化燃燒的催化劑及其制備方法，以表面涂覆鐵基固態(tài)離子液體的介孔鐵鋯復(fù)合氧化物作為載體，以貴金屬Ru為活性組分的用于低溫條件下氯苯和三氯乙烯催化凈化的催化劑。所述催化劑活性組分在載體上高度分散，該催化劑在相對(duì)較低溫度條件下就可以將氯苯和三氯乙烯完全催化轉(zhuǎn)化為二氧化碳,水和HCl。

本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：