[發明專利]一種共載體催化臭氧氧化催化劑及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202110299484.4
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113101919A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 付名利;甘琪;張宇辰;丘楚瑩;劉磊;吳軍良;葉代啟
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J37/34;B01J37/08;B01J37/00;B01J37/02;B01D53/86;B01D53/72
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 陳智英

本發明屬于廢氣處理的技術領域，公開了一種共載體催化臭氧氧化催化劑及其制備方法與應用。所述方法：1)采用改性劑在磁場中對γ?Al₂O₃進行改性處理，熱處理，急冷處理，繼續熱處理，得改性γ?Al₂O₃初載體；2)或者將改性γ?Al₂O₃初載體在含錳鹽的浸漬液中浸漬，熱處理，急冷處理，繼續熱處理，得負載活性組分的共載體；3)采用程序升溫法對改性γ?Al₂O₃初載體或負載活性組分的共載體進行焙燒，急冷處理，獲得催化臭氧氧化催化劑。本發明的催化劑活性高、穩定性強、選擇性強。本發明的催化劑用于催化臭氧氧化動態低溫條件下低濃度VOCs，在動態低溫條件下表現出良好的催化劑性能，可高效去除低濃度甲苯。

技術領域

本發明屬于廢氣處理的技術領域，具體涉及一種共載體催化臭氧氧化催化劑及其制備方法與應用。

背景技術

揮發性有機物(VOCs)是包括苯系物、烴類、醛類、酮類等物質等在內的一大類有機化合物，具有較高的毒性。并且，VOCs排放進入大氣，與氮氧化物等在光化學作用下，極易生成臭氧污染物。因此，對于VOCs的污染控制，是遏制臭氧污染的關鍵步驟之一。

VOCs的處理技術主要分為分離和回收技術和氧化銷毀技術，氧化銷毀主要包括催化燃燒、蓄熱熱力燃燒、光催化氧化、臭氧催化氧化等技術，其中臭氧催化氧化技術由于其反應條件較溫和、能耗低、氧化性強、安全隱患較小等優點，因而具有較好的前景。

臭氧催化氧化降解VOCs的關鍵在于催化劑，實驗表明，沒有催化劑存在的情況下，臭氧幾乎不與VOCs反應，因此催化劑的開發是重點。目前已有很多研究表明，過渡金屬及其氧化物對于臭氧氧化的催化活性較強，其中錳系催化劑的表現比較突出，并且經濟性高，應用前景較廣。催化劑的制備，除了活性組分以外，還有載體。載體主要起支持、負載的作用，使得活性組分能夠較為均勻地分散在其中，其中多孔材料(如沸石、分子篩等)由于其比表面積大、孔隙率高等優點，能夠對同等量的催化劑起到很好的分散和負載的效果，因而被廣泛用于催化劑載體。

公開號為CN110152639A中國發明專利申請公開了一種催化臭氧氧化催化劑，是以有機酸改性的市售氧化鋁為載體，負載銅、鎳、鐵、鈷、錳等多種過渡族金屬，對于水體中的COD具有一定的去除率；但是，該催化劑在制備過程中需要多次的惰性氣體氣氛，且浸漬時間較長、焙燒溫度較高，不利于實際應用。公開號為CN105170152A中國發明專利公開了一種鐵離子交換鈦離子柱撐蒙脫石催化臭氧氧化甲苯的催化劑，雖然對甲苯的去除率達到了90％，但是，甲苯濃度較高，且處理溫度較高，很難展現臭氧的強氧化性的優勢。公開號為CN110961153A中國發明專利申請公開了一種以石墨烯為載體，同時負載鈦、鎳、錳、鋯、鈰等多種金屬氧化物，催化臭氧氧化甲苯，雖然催化劑具有較長的壽命，但是制備過程非常繁雜，并且由于石墨易被臭氧氧化，所以在反應過程中部分石墨烯有損耗，在實際應用中存在一定的局限性。

對于催化臭氧氧化揮發性有機物，揮發性有機物很難處理達標，特別是低濃度甲苯更加難以處理使其達標排放。在采用催化劑催化氧化甲苯時，催化劑一般很難達到穩定且高效；并且即使催化劑具有較高的污染物去除率，但是其礦化率較低，產生了較多的其他副產物等二次污染。特別是動態低溫下，催化臭氧氧化揮發性有機物，催化劑的性能并不是很好。

發明內容

本發明的目的在于提供一種共載體催化臭氧氧化催化劑及其制備方法。本發明的催化劑活性高、穩定性強、選擇性強，能夠較好的催化臭氧氧化低濃度揮發性有機物(VOCs)。本發明的催化劑具有壽命長、性能好、成本低、便于工業化等特點。在動態低溫條件下表現出良好的催化劑性能，可高效去除低濃度甲苯，實現最終的達標處理。

本發明的另一目的在于提供上述共載體催化臭氧氧化催化劑的應用。所述共載體催化臭氧氧化催化劑在催化臭氧氧化揮發性有機物(VOCs)中應用，特別是廢氣中的揮發性有機物，尤其是低濃度甲苯。