一种VOCs催化燃烧整体式催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种VOCs催化燃烧整体式催化剂，属于催化剂技术领域。本发明专利技术催化剂以堇青石蜂窝陶瓷载体，以γ‑Al

【技术实现步骤摘要】
一种VOCs催化燃烧整体式催化剂及其制备方法
本专利技术属于催化剂
，具体为一种VOCs催化燃烧整体式催化剂及其制备方法。
技术介绍
挥发性有机物(VOCs)催化燃烧技术因其反应条件温和、氧化彻底、且无需更换组件、反应热可回收等优点，已经被越来越多的企业和厂家接受，作为处理有机废气的主要手段。橡胶工业硫化烟气、炼油、炼焦以及燃煤锅炉尾气中含有较多的硫化物，其中混杂了多种致癌的烃类、芳烃类以及多环芳烃PAHs化合物，其尾气处理较一般的有机废气处理更复杂，催化剂容易硫中毒，针对此种类型的有机废气，在运用催化燃烧技术处理时需要采用抗硫的催化剂以提高活性稳定性和催化剂的使用寿命。现有已公开专利中的催化剂均采用多种贵金属作为活性成分，包括Pt-Pd、Pt-Rh-Pd等，但对单Pd作为活性成分催化剂的抗硫性能并未涉及到，且由于现有的负载活性组分的载体材料表面未经过处理优化，使催化剂的热稳定性尚不明确。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种单Pd型VOCs催化燃烧整体式催化剂及其制备方法，本专利技术催化剂以低含量贵金属Pd作为唯一活性成分，具有成本低、低温起燃迅速、抗硫抗老化、适应大风量高空速、贵金属分算好不易烧结等特点，特别适合含硫VOCs废气的催化燃烧处理。本专利技术目的通过下述技术方案来实现：一种VOCs催化燃烧整体式催化剂，所述催化剂以堇青石蜂窝陶瓷载体，载体上涂覆有催化剂涂层，所述涂层为γ-Al2O3、氧化物及活性成分Pd，所述堇青石蜂窝陶瓷载体的质量份数为82～87份，所述γ-Al2O3的质量份数为10～14份，所述氧化物的质量份数为0.8～1.5份，所述活性成分Pd的质量份数为0.01～0.05份。作为本专利技术一种VOCs催化燃烧整体式催化剂的一个具体实施例，所述催化剂还包含质量份数为0.1～0.3份的粘结剂，所述粘结剂为水铝石、溶胶、铝胶、硅溶胶中的一种或几种。作为本专利技术一种VOCs催化燃烧整体式催化剂一个具体实施例，所述氧化物为Ce-Zr-La-Ba复合型氧化物，其摩尔比为CeO2：ZrO2：La2O3：BaO＝(0.1～1)：(0.1～1)：0.1：0.1。本专利技术还涉及所述VOCs催化燃烧整体式催化剂的制备方法，本专利技术催化剂制备以低含量的贵金属Pd为活性组分，采用等体积浸渍方法将Pd均匀分散到γ-Al2O3载体，经干燥焙烧得到催化剂粉料；再添加粘接剂、润滑剂和水将催化剂粉料制成浆料，均匀涂敷于堇青石蜂窝陶瓷载体的内壁上，干燥焙烧得到具有规则孔道结构的VOCs整体式催化燃烧催化剂。本专利技术催化剂的制备具体包括以下步骤：1)堇青石蜂窝陶瓷载体的制备：将50～200孔/平方英尺的堇青石蜂窝陶瓷浸入稀硝酸溶液中浸泡15～25h，然后用去离子水洗涤至中性，最后干燥即可；2)γ-Al2O3载体的制备：以水铝石为前驱体，将Ce、Zr、La、Ba的可溶盐配成60％(wt％)的混合溶液；将混合溶液和稀硝酸加入水铝石粉料中，以稀硝酸为胶溶剂，充分球磨胶溶1～2h，加水调成40％的悬浊液，经喷雾干燥后焙烧即可；3)催化剂粉料的制备：采用等体积浸渍法将Pd的可溶盐均匀分散到上述制备的γ-Al2O3载体上并陈化1～2h，按60℃-70℃-80℃的升温顺序炒干成干粉，然后经烘烤、焙烧即可；4)催化剂涂层的制备：将上述催化剂粉料与粘结剂、冰醋酸和水放入球磨罐，加锆球，高速球磨1～5min制得；5)催化剂涂覆：将上述制备的催化剂涂层采用涂覆的方式均匀涂覆在堇青石蜂窝陶瓷载体的孔道内壁，依次经阴干、烘烤、焙烧后即得本专利技术催化剂。作为本专利技术VOCs催化燃烧整体式催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤1)中，所述稀硝酸的质量分数为5％，所述干燥温度为100～120℃，时间为3～5h。作为本专利技术VOCs催化燃烧整体式催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤2)中，所述稀硝酸的质量分数为5％，所述Ce、Zr、La、Ba的可溶盐按氧化物的摩尔比为CeO2：ZrO2：La2O3：BaO＝(0.1～1)：(0.1～1)：0.1：0.1；进一步优选为0.3:0.7:0.1:0.1，0.5:0.5:0.1:0.1，0.7:0.3:0.1:0.1，0.9:0.1:0.1:0.1；所述喷雾干燥的进风温度为180～200℃，进液流速为0.1～0.2L/min；所述焙烧温度为550～750℃，时间为3～5h。作为本专利技术VOCs催化燃烧整体式催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤3)中所述烘烤温度为100～120℃，时间为3～5h，所述焙烧温度为500～600℃，时间为3～5h。作为本专利技术VOCs催化燃烧整体式催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤4)中所述催化剂粉料、粘结剂、冰醋酸、水的质量比为(33～44)：(1～3)：(1～3)：(50～65)作为本专利技术VOCs催化燃烧整体式催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤5)中所述阴干时间为22～26h，所述烘烤温度为70～90℃，时间为8～12h，所述焙烧温度为450～550℃，时间为3～5h。本专利技术催化剂制浆及涂覆的具体过程如下：将制得的催化剂粉料与粘接剂、冰醋酸和水的混合溶液按照固体质量分数35％～50％的比例放入球磨罐中充分混合(其中粘接剂占总体的1～3％，冰醋酸占总体的1～3％)，球磨5～10min，以形成均匀蓬松的悬浊液为宜。采用涂覆法将上述浆液均匀灌入堇青石蜂窝陶瓷载体载体(提前称重并记为M0)中，或者将堇青石蜂窝陶瓷载体孔道开口的一端垂直浸入上述浆液中，保持3s，取出并翻转180度，使内部浆料从孔道开口的另一端流出，再浸入浆液中，重复此步骤，直到浆料将蜂窝陶瓷孔道内全部沾满，停止浸浆。用连接压缩空气的气刀将多余的浆料吹出，反复翻转吹扫，并称重(记为M1)，记录质量差(M1-M0)，此质量差就是涂层的湿重，根据浆料固体质量分数乘以此质量差可大致估算出焙烧后涂层的干重。重复上述涂覆步骤直到涂层的湿重达到规定值(使涂覆量在10％～12％)。将涂好的湿催化剂按与孔道平行的方向平放24h阴干，再放入恒温烘箱80℃烘10h，最后在450～550℃焙烧4h即可制得本专利技术催化剂。本专利技术的有益效果：1、本专利技术由于改变了载体的制备方法，采用拟薄水铝石中温焙烧制备γ-Al2O3使其比表面积更大，采用胶溶法添加助剂，可以使助剂离子与载体晶格更紧密结合，更有利于发挥助剂作用，且采用更均匀的分散方法—等体积浸渍法将活性组分分散在载体表面，提高了Pd的抗烧结性能。故可以更低含量的贵金属Pd达到甚至优于浸渍Pd催化剂的催化活性。2、而碱土金属Ba和稀土金属La的添加改善了γ-Al2O3载体的表面酸性使其更有利于活性组分Pd的负载和分散，稀土金属Ce、Zr的添加，在焙烧后形成Ce-Zr-O固溶体有利于抑制催化剂抗SO2中毒性，且有利于维持催化剂的化学稳定性提高使用寿命。附图说明图1为本专利技术催化剂活性测试装置示意图；图2为催化剂I、II、III及对比催化剂的甲苯催化燃烧温度曲线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了相互排斥的特征和/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种VOCs催化燃烧整体式催化剂，所述催化剂以堇青石蜂窝陶瓷载体，载体上涂覆有催化剂涂层，所述涂层为γ‑Al

【技术特征摘要】
1.一种VOCs催化燃烧整体式催化剂，所述催化剂以堇青石蜂窝陶瓷载体，载体上涂覆有催化剂涂层，所述涂层为γ-Al2O3、氧化物及活性成分Pd，其特征在于，所述堇青石蜂窝陶瓷载体的质量份数为82～87份，所述γ-Al2O3的质量份数为10～14份，所述氧化物的质量份数为0.8～1.5份，所述活性成分Pd的质量份数为0.01～0.05份。2.如权利要求1所述一种VOCs催化燃烧整体式催化剂，其特征在于，所述催化剂还包含质量份数为0.1～0.3份的粘结剂，所述粘结剂为水铝石、溶胶、铝胶、硅溶胶中的一种或几种。3.如权利要求1所述一种VOCs催化燃烧整体式催化剂，其特征在于，所述氧化物为Ce-Zr-La-Ba复合型氧化物，其摩尔比为CeO2：ZrO2：La2O3：BaO＝(0.1～1)：(0.1～1)：0.1：0.1。4.一种如权利要求1至3任一项所述一种VOCs催化燃烧整体式催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)堇青石蜂窝陶瓷载体的制备：将50～200孔/平方英尺的堇青石蜂窝陶瓷浸入稀硝酸溶液中浸泡15～25h，然后用去离子水洗涤至中性，最后干燥即可；2)γ-Al2O3载体的制备：以水铝石为前驱体，将Ce、Zr、La、Ba的可溶盐配成60％(wt％)的混合溶液；将混合溶液和稀硝酸加入水铝石粉料中，以稀硝酸为胶溶剂，充分球磨胶溶1～2h，加水调成40％的悬浊液，经喷雾干燥后焙烧即可；3)催化剂粉料的制备：采用等体积浸渍法将Pd的可溶盐均匀分散到上述制备的γ-Al2O3载体上并陈化1～2h，按60℃-70℃-80℃的升温顺序炒干成干粉，然后经烘烤、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，宋元江，张新波，李敬，王大军，
申请(专利权)人：西南化工研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51