[發明專利]一種催化臭氧氧化催化劑及制備與在催化臭氧氧化VOCs中的應用

在審

• 申請號: 202110299485.9
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113101920A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 付名利;甘琪;陳雨佳;舒誠;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，公開了一種催化臭氧氧化催化劑及制備與在催化臭氧氧化VOCs中的應用。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，得到改性γ?Al₂O₃初載體；改性劑為水、檸檬酸水溶液或聚乙二醇水溶液中一種以上；2)將含錳的化合物配成浸漬液，將改性γ?Al₂O₃初載體在浸漬液中浸漬，熱處理，得到負載活性組分的共載體；3)采用程序升溫法對共載體進行焙燒，急冷處理，獲得催化臭氧氧化催化劑。本發明的方法簡單，所制備的催化劑具有良好的活性、穩定性和選擇性。本發明的催化劑在催化臭氧氧化VOCs中應用，特別是在催化臭氧氧化動態低溫條件下低濃度VOCs的應用。

技術領域

本發明屬于廢氣處理的技術領域，具體涉及一種催化臭氧氧化催化劑及其制備方法與在動態低溫條件下催化臭氧氧化分解低濃度VOCs中的應用。

背景技術

揮發性有機物(VOCs)是導致灰霾、光化學煙霧等眾多空氣質量污染的重要前驅物，當前的VOCs末端處理分為分離技術和銷毀技術。其中常見分離技術有吸附、吸收、冷凝、膜分離技術。但是，分離技術只是對VOCs進行了分離或相轉移，沒有對其進行徹底銷毀，未從根本上解決實際問題。VOCs的銷毀技術總原則是對其進行氧化降解，轉變成二氧化碳和水等無毒無害的無機物。從溫度的角度可將催化氧化技術分為熱催和非熱催兩種，熱催需要一定的溫度要求，會損耗一定的能量；而非熱催又包括等離子體法、生物催化法和臭氧催化氧化法等。離子體法效率較低，生物催化法需要較為溫和的環境條件，對環境要求較高，臭氧催化氧化法由于臭氧的強氧化特性展現了該方法的優勢。

臭氧的強氧化性可以大大降低反應溫度，因而，催化劑的性能及其與臭氧的協同作用在臭氧氧化降解VOCs的反應中起到了至關重要的作用。公開號為CN108126686B中國發明專利公開了一種以赤鐵礦為內核的核殼型催化臭氧氧化催化劑，表面包裹鑭、銅、鈦、錳、鐵、鈰等多種金屬氧化物，用于催化降解水體中的草酸鈉。該方法制備的催化劑在水體中具有一定的溶解性，會導致催化劑的流失，減少催化劑的使用壽命。公開號為CN111659376A中國發明專利申請公開了一種以活性炭為載體，以鋅、鈰不同價態的氧化物作為活性組分，對廢水中的COD降解率最高可達72.3％。該方法的制備過程中焙燒溫度較高，且測試過程中對催化劑有一定的損耗。公開號為CN111375424A中國發明專利申請公開了一種以γ-Al₂O₃為載體，以錳、銅、鈰為活性組分催化臭氧氧化催化劑，用于降解廢水中的COD。該發明中的催化劑成分較復雜，且制備過程中焙燒溫度較高，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有機物時，多數催化劑處理的對象為結構簡單、容易去除的揮發性有機物如甲醇、環己烷等，且應用在水處理領域較多；即使處理對象為甲苯，但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。

發明內容

為了克服現有技術的缺點和不足，本發明的目的在于提供一種催化臭氧氧化催化劑及其制備方法。本發明的催化劑具有性能高、制備操作簡單、成本低廉等特點。本發明的催化劑活性高、穩定性強、選擇性好，能夠高效凈化低濃度VOCs。

本發明的另一目的在于提供上述催化臭氧氧化催化劑的應用。所述催化臭氧氧化催化劑用于催化臭氧氧化分解VOCs，特別是廢氣中的揮發性有機物。所述催化臭氧氧化催化劑在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。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種催化臭氧氧化催化劑的制備方法，包括以下步驟：