一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂、制备方法及应用技术

本发明专利技术提供一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂，属工业废气催化燃烧及资源利用催化材料技术领域。本发明专利技术催化剂是采用堇青石陶瓷为第一载体，γ‑Al

Catalytic combustion VOCs integral composite catalyst, preparation method and application thereof

The invention provides a catalytic combustion VOCs integral composite catalyst, which belongs to the technical field of catalytic combustion and resource utilization of industrial waste gases and catalytic materials. The catalyst of the invention is the use of cordierite ceramics as the first carrier, gamma Al

【技术实现步骤摘要】
一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂、制备方法及应用
本专利技术属于工业废气催化燃烧及资源利用催化材料
，具体为一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂、制备方法及应用。
技术介绍
催化燃烧具有节省能源，净化率高，起燃温度低，无二次污染，工艺简单，实用范围广等优点，被广泛应用于石油化工、印刷、涂料、喷漆、炼胶、制药等行业的有机废气(VOCs)处理中。催化燃烧技术作为一种新型的燃烧技术，其技术核心体现在开发出活性高及热稳定性好的催化剂，其应用前景非常广阔。目前国内外催化燃烧所用的催化剂主要分为贵金属和非贵金属两类。前者贵金属催化剂主要以Rh、Pt、Pd、Ru等制得，其催化活性高、使用寿命长，但成本高。后者非贵金属催化剂主要以过度金属V、Mn、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Ti、Sr等及稀土金属La、Ce、Zr、Pr等制得，其成本低廉、稳定性好，在一定条件下可达到贵金属催化剂的催化效果，故倍受研究者的青睐。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种原料均为非贵金属，价格低廉，对甲苯或其它VOCs工业废气的催化活性高、在高空速下燃烧温度低的催化燃烧VOCs整体式复合催化剂、其制备方法及应用。本专利技术目的通过以下技术方案来实现：一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂，所述催化剂以堇青石陶瓷为第一载体，以γ-Al2O3为第二载体，在粘合剂的作用下，负载主催化剂和助催化剂所形成的整体式复合催化剂。作为本专利技术一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的一个具体实施例，所述粘合剂占复合催化剂总质量的1.0～2.5％，所述粘合剂为甲氧基聚乙二醇、一水合氧化铝、聚乙烯醇中的一种或多种。作为本专利技术一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的一个具体实施例，所述主催化剂为Fe2O3、NiO、CuO、Cr2O3、MnO2中的两种或两种以上，所述助催化剂为La2O3、ZrO2、TiO2中的一种或多种；所述主催化剂占复合催化剂总质量的3.5～9.0％；所述助催化剂占复合催化剂总质量的0.2～1.2％。作为本专利技术一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的一个具体实施例，以复合催化剂总质量计，所述主催化剂各组分的质量分数为Fe2O3：0～1.8％，NiO：0～2.0％，CuO：1.0～2.5％，Cr2O3：0～2.0％，MnO2：0～4.0％；所述助催化剂各组分的质量分数为La2O3：0～1.0％，ZrO2：0～1.0％，TiO2：0～1.0％。作为本专利技术一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的一个具体实施例，所述堇青石陶瓷载体占复合催化剂总质量的75～83％，所述γ-Al2O3占复合催化剂总质量的8～14％；所述堇青石陶瓷载体的孔密度为50～200孔/英寸2。本专利技术还提供所述催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：1)将主催化剂金属氧化物的水溶性盐配制成总金属离子浓度为110～178g/L和助催化剂金属氧化物的水溶性盐配制成总金属离子浓度为5～29g/L的溶液，水浴加热并搅拌；2)将γ-Al2O3粉缓慢加入上述溶液中，持续搅拌40～60min，后静置沉化2～4h；经干燥、焙烧得复合催化剂粉末；3)向粘合剂和上述步骤制备的复合催化剂粉末中加入去离子水，球磨搅拌25～50min，得复合催化剂浆液，其中，粘合剂与复合催化剂粉末的质量比为7～15％；4)将堇青石陶瓷浸入上述浆液中，浸渍1～3min后取出，迅速吹通孔道并去除多余的浆液，室温下阴干，然后经干燥、焙烧即得整体式复合催化剂。作为本专利技术催化燃烧VOCs整体式复合催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤1)中所述水浴加热的温度为50～80℃，时间为30～50min。作为本专利技术催化燃烧VOCs整体式复合催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤2)中，所述干燥温度为90～100℃，时间为3～6h；所述焙烧温度为550～650℃，时间为5～7h。作为本专利技术催化燃烧VOCs整体式复合催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤4)中，所述涂覆的浆液量占涂覆物的35～65％，所述干燥温度为90～120℃，时间为6～8h，所述焙烧温度为550～650℃，时间为5～7h。本专利技术还提供所述催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的应用，所述复合催化剂应用于甲苯或VOCs工业废气的催化燃烧。本专利技术的有益效果：1、本专利技术复合催化剂原料均为非贵金属，成本价格低廉；2、在高空速(20000h-1)条件下，本专利技术的复合催化剂对甲苯的催化活性高，其反应温度在230℃时就可起燃；在350℃时就可完全燃烧。符合催化燃烧法工业VOCs治理技术，且完全转化温度350℃远低于标准催化剂工作温度700℃。3、本专利技术的催化剂为整体式复合催化剂，与非整体式催化剂(如颗粒式催化剂)相比，在催化剂还原、催化剂装填等工序更方便、快捷。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，以下结合具体实施例，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。实施例1本实施例催化燃烧VOCs整体式复合催化剂各成分及其含量(以复合催化剂总质量计)如下表所示：成分CuOMnO2ZrO2γ-Al2O3粘结剂堇青石含量％1.6523.2980.35312.3721.41480.911本实施例催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的制备方法，具体过程如下：1)取8.11gCu(NO3)2·3H2O、35.20gMn(NO3)2·6H2O、2.00gZr(NO3)4·5H2O溶于20g去离子水，并水浴加热至60℃，搅拌30min；2)称20gγ-Al2O3粉，缓慢加入上述复合催化剂溶液，持续搅拌50min，再静置陈化3h后置于90℃的烘箱中干燥4h，最后将烘干的样品在600℃的马弗炉中焙烧6h，得复合催化剂粉末；3)称取1.44g一水合氧化铝与18g上述制备的复合催化剂粉，加入30g去离子水，球磨搅拌30min，得复合催化剂浆液；4)取100孔/英寸2的堇青石质量为10.00g在上述浆液中浸渍2min后取出，迅速吹通孔道并去除多余的浆液，使涂覆的浆液重量为6g，室温下阴干，转移至100℃的烘箱中干燥6h，再在550℃的马弗炉中焙烧5h，即得整体式复合催化剂，编号Cat.1。实施例2本实施例催化燃烧VOCs整体式复合催化剂各成分及其含量(以复合催化剂总质量计)如下表所示：成分NiOCuOMnO2Cr2O3ZrO2La2O3γ-Al2O3粘结剂堇青石含量％1.3211.3221.3221.3220.4410.43712.6031.68979.543本实施例催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的制备方法，具体过程如下：1)取8.98gNi(NO3)2·6H2O、7.01gCu(NO3)2·3H2O、15.24gMn(NO3)2·6H2O、12.15gCr(NO3)3·9H2O、2.68gZr(NO3)4·5H2O、2.03gLa(NO3)3·6H2O溶于40g去离子水，并水浴加热至60℃，搅拌30min；2)称22gγ-Al2O3粉，缓慢加入上述复合催化剂溶液，持续搅拌50min，再静置陈化3h后置于90℃的烘箱中干燥4h，最后将烘干的样品在600℃的马弗炉中焙烧6h，得复合催化剂粉末；3)称取1.8g甲氧基聚乙二醇与20g复合催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂，其特征在于，所述催化剂以堇青石陶瓷为第一载体，以γ‑Al

【技术特征摘要】
1.一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂，其特征在于，所述催化剂以堇青石陶瓷为第一载体，以γ-Al2O3为第二载体，在粘合剂的作用下，负载主催化剂和助催化剂所形成的整体式复合催化剂。2.如权利要求1所述一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂，其特征在于，所述粘合剂占复合催化剂总质量的1.0～2.5％，所述粘合剂为甲氧基聚乙二醇、一水合氧化铝、聚乙烯醇中的一种或多种。3.如权利要求1所述一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂，其特征在于，所述主催化剂为Fe2O3、NiO、CuO、Cr2O3、MnO2中的两种或两种以上，所述助催化剂为La2O3、ZrO2、TiO2中的一种或多种；所述主催化剂占复合催化剂总质量的3.5～9.0％；所述助催化剂占复合催化剂总质量的0.2～1.2％。4.如权利要求3所述一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂，其特征在于，以复合催化剂总质量计，所述主催化剂各组分的质量分数为Fe2O3：0～1.8％，NiO：0～2.0％，CuO：1.0～2.5％，Cr2O3：0～2.0％，MnO2：0～4.0％；所述助催化剂各组分的质量分数为La2O3：0～1.0％，ZrO2：0～1.0％，TiO2：0～1.0％。5.如权利要求1所述一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂，其特征在于，所述堇青石陶瓷载体占复合催化剂总质量的75～83％，所述γ-Al2O3占复合催化剂总质量的8～14％，所述堇青石陶瓷载体的孔密度为50～200孔/英寸2。6.如权利要求1至5任一项所述一种催化燃烧VOCs整体式复合催...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋元江，王磊，李敬，张向辉，王蕾，胡洧冰，
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