本发明专利技术公开了一种用于氯代烃类化合物低温催化燃烧的催化剂，其由载体纳米氧化铈和负载的钨组成，其中钨是以氧化钨的形式存在，按重量计算，钨元素的负载量为1～20％。本发明专利技术还公开了所述催化剂的制备方法以及所述催化剂在氯代烃类化合物低温催化燃烧中的应用。所述的催化剂相较于未负载钨的纳米氧化铈，催化活性有了显著的提高，对于氯代脂肪烃、氯代芳香烃具有优异的催化活性，而且具有抗氯中毒能力强、寿命长等特点，可以广泛用于纺织、制药、制革、木材加工中产生的氯代烃类化合物的低温催化净化。本发明专利技术的催化剂的制备方法工艺简单、原料价格低廉。
Catalyst for low temperature catalytic combustion of chlorinated hydrocarbon compounds, preparation method and application thereof
The invention discloses a catalyst for chlorinated hydrocarbon catalytic combustion, the carrier of nano cerium oxide and tungsten tungsten load, which is in the form of tungsten oxide, by weight, loading amount of tungsten element is 1 ~ 20%. The invention also discloses the preparation method of the catalyst and the application of said catalyst in low temperature catalytic combustion of chlorinated hydrocarbon compound. The catalyst with nano cerium oxide supported tungsten, the catalytic activity has been significantly improved, has excellent catalytic activity for chlorinated hydrocarbons, chlorinated aromatic hydrocarbons, and has the characteristics of strong chlorine poisoning resistance and long service life, can be widely used for low temperature catalytic chlorinated hydrocarbon generating textile, pharmaceutical leather, wood processing, the purification. The preparation method of the catalyst is simple and the raw material price is low.
【技术实现步骤摘要】
一种用于氯代烃类化合物低温催化燃烧的催化剂及其制备方法和应用
本专利技术属于有机化合物催化燃烧
，特别涉及到一种用于氯代烃类化合物低温催化燃烧的催化剂及其制备方法和在氯代烃类化合物低温催化燃烧中的应用。
技术介绍
含氯易挥发性有机化合物(CVOCs)不仅能够对人类的健康造成严重的危害，联合国环境项目国际条约中有12个列为首位的持久性的有机污染物都是含氯的有机化合物。很多国家针对CVOCs的排放制定了严格的环境法规。含氯易挥发性烃类分为非芳香脂肪烃类氯化物，如二氯乙烷、三氯乙烯、氯甲烷和多氯甲烷等，和芳香烃氯化物，如氯代苯、二氯苯。前者产生于氯碱工业氧氯法制备氯乙烯过程、制革、洗涤、制药等行业，后者产生于氯基氧化剂的木纸浆的漂白、含氯化合物的热处理及金属的回收等。由于这些排放过程都是关乎国计民生的工业过程，大量CVOCs的排放不可避免，因此，从源头上消除污染尚不具备可能性。而采用后处理的方法消除CVOCs所带来的污染成为唯一可行的途径和方法。目前关于CVOCs综合治理的方法很多，目前，对于含氯有机物的去除，主要有直接燃烧、吸附法、吸收法、光催化、催化加氢脱氯、催化水蒸气重整、催化燃烧等方法。催化燃烧具备操作温度低(250℃～550℃)、消除污染物浓度宽、产物(CO2、HCl和H2O)选择性高等特点。因此，催化燃烧在消除易挥发性有机化合物方面得到了广泛的应用。氯代芳香烃如氯代苯、多氯苯和二噁英主要产生于垃圾焚烧过程中。由于此类物种的剧毒性，所以在实验条件下一般采用氯代苯、二氯苯以及氯苯酚等作为模型分子进行催化剂的筛选和考察。用于CVOCs催化燃烧主要集中在三种类型的催化剂：贵金属催化剂、固体酸催化剂、过渡金属氧化物催化剂。贵金属催化剂存在价格相对昂贵、氯代活性高(易产生毒性更大的多氯代副产物)、易生成氧氯化合物而中毒、在高温区因为贵金属的流失而中毒等问题，使得贵金属催化剂的应用受到限制。目前用于氯代芳香烃催化燃烧的过渡金属催化剂主要是V2O5-TiO2-基催化剂等。但是，V2O5-TiO2-基催化剂中V2O5具有毒性，容易造成二次污染，限制了它的应用。其他类型的催化剂如固体酸催化剂虽有一些应用，终究因活性低或副产物多而没有得到广泛的推广。专利文献中主要使用的催化剂活性组分过渡金属氧化物为UO2、MnO2、Co3O4、La2O3、CeO2等以及贵金属Pt、Pd等，载体为SiO2、Al2O3、TiO2、ZrO2。代表性的专利有JP2002219364、JP2001286729、JP2001278630、JP2001009284、JP2001286734、JP2001327869、JP10085559A2、U.S.Patent4031149、U.S.Patent4059677、U.S.Patent4065543、U.S.Patent4561969、U.S.Patent58116628、U.S.Patent4169862、U.S.Patent7052663等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种催化活性高、抗氯中毒能力强、寿命长的用于氯代烃类化合物低温催化燃烧的催化剂。本专利技术的催化剂由载体纳米氧化铈和负载的钨组成，其中钨是以氧化钨的形式存在，按重量计算，钨元素的负载量为1～20％，优选1～8％，更优选4～8％。本专利技术的另一目的在于提供所述的催化剂的制备方法，其包括步骤：A.通过水热法制备纳米氧化铈载体；B.按照钨的负载量，将对应体积的钨前驱体的水溶液浸渍到步骤A制备的纳米氧化铈载体中，搅拌均匀，静置后烘干，然后在400～500℃下焙烧1.5～3小时，得到催化剂。本专利技术的一较佳实施例中，步骤A中所述的水热法具体为：将硝酸铈与尿素混合并溶解于水中，搅拌均匀后装入带有聚四氟乙烯内衬的晶化釜中，在120～160℃下晶化4～6h后冷却至室温，将沉淀物过滤洗涤干燥，在400～500℃下焙烧1.5～4h小时，得到纳米氧化铈载体。较佳的，步骤A和B的焙烧过程均为：50℃开始加热，以程序升温100℃/小时的速率进行程序升温至450℃，在450℃下焙烧2小时。较佳的，所述的钨前驱体为钨酸铵，钨前驱体的水溶液中钨元素的浓度为50～70g/L。本专利技术的再一目的在于公开所述的催化剂在氯代烃类化合物低温催化燃烧中的应用。所述的应用具体为一种氯代烃类化合物低温催化燃烧的方法，该方法的燃烧条件为：催化剂为所述的催化剂，反应压力为0.1～0.5MPa，氯代烃类化合物的浓度为100～5000ppm，氧气浓度为0～20vol％，反应温度为100～500℃，空速为1000～100000/小时。本专利技术的有益效果：本专利技术采用水热法制得纳米氧化铈载体，并通过浸渍法实现钨的负载得到，制备方法工艺简单、原料价格低廉。得到的纳米氧化铈载体负载钨催化剂相较于未负载钨的纳米氧化铈，催化活性有了显著的提高，对于氯代脂肪烃、氯代芳香烃具有优异的催化活性，而且具有抗氯中毒能力强、寿命长等特点，可以广泛用于纺织、制药、制革、木材加工中产生的氯代烃类化合物的低温催化净化。具体实施方式以下结合具体实施例，对本专利技术作进一步说明。应理解，以下实施例仅用于说明本专利技术而非用于限定本专利技术的范围。对比例1纳米氧化铈载体的制备将10g市售的硝酸铈与3g市售的尿素混合，加入40mL去离子水溶解，使用磁子搅拌器剧烈搅拌半小时后，装入带有聚四氟乙烯内衬的晶化釜中，然后在140℃静止晶化5小时，冷却至室温后，用去离子水过滤洗涤直到中性，置于110℃烘箱中干燥12小时，然后置于马弗炉在450℃条件下进行焙烧，具体焙烧过程为：50℃开始加热，以程序升温100℃/小时的速率进行程序升温(共持续4个小时)，在450℃下焙烧2小时，得到纳米氧化铈载体(粉末)，记作CeO2。实施例1～5纳米氧化铈载体负载钨催化剂的制备将市售的钨酸铵配制成钨元素的浓度60g/L的水溶液，如表1所示，实施例1～5分别将对应体积的钨酸铵水溶液浸渍到1g纳米氧化铈载体(按对比例1的方法制备)中。搅拌均匀，室温下空气中静置过夜，置于110℃烘箱进行干燥12小时，然后焙烧，具体焙烧过程为：50℃开始加热，以程序升温100℃/小时的速率进行程序升温(共持续4个小时)，在450℃下焙烧2小时，得到的粉末即为纳米氧化铈载体负载钨催化剂。按重量计算，实施例1的氧化钨负载量为1％，标记为1wt％W/CeO2；实施例2的钨负载量为2％，标记为2wt％W/CeO2；实施例3的钨负载量为4％，标记为4wt％W/CeO2；实施例4的钨负载量为8％，标记为8wt％W/CeO2；实施例5的钨负载量为20％，标记为20wt％W/CeO2。表1实施例1～5的钨负载量及氯苯催化燃烧结果实施例6：不同钨负载量催化剂的催化燃烧使用实施例1～5以及对比例1的催化剂分别进行氯苯的低温催化燃烧试验，所有燃烧试验在固定床微反应器(内径3mm石英)中进行，催化剂的用量为200mg，温度采用K型热电偶自动控制。采用美国Stoelting公司的100系列KDS120型微量注射泵将氯苯注射进入汽化室，然后与空气混合进入反应器进行燃烧。总流量采用质量流量计控制，氯苯的浓度为1000ppm，每克催化剂每小时处理的废气量为30L，经反应器的气体的线速度为100m/小时，反应压力本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于氯代烃类化合物低温催化燃烧的催化剂，其特征在于，其由载体纳米氧化铈和负载的钨组成，其中钨是以氧化钨的形式存在，按重量计算，钨元素的负载量为1～20％。
【技术特征摘要】
1.一种用于氯代烃类化合物低温催化燃烧的催化剂，其特征在于，其由载体纳米氧化铈和负载的钨组成，其中钨是以氧化钨的形式存在，按重量计算，钨元素的负载量为1～20％。2.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，钨元素的负载量为1～8％。3.如权利要求1所述的催化剂，其特征在于，钨元素的负载量为4～8％。4.如权利要求1～3任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，其包括步骤：A.通过水热法制备纳米氧化铈载体；B.按照钨的负载量，将对应体积的钨前驱体的水溶液浸渍到步骤A制备的纳米氧化铈载体中，搅拌均匀，静置后烘干，然后在400～500℃下焙烧1.5～3小时，得到催化剂。5.如权利要求4所述的的方法，其特征在于，步骤A中所述的水热法具体为：将硝酸铈与尿素混合并溶解于水中，搅拌均匀后装入带有聚四氟乙烯内衬的晶化釜中，在120～160℃下晶化4～6h后冷却至室温，将...
【专利技术属性】
技术研发人员：谷宇峯，王幸宜，戴启广，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：上海,31
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