一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法技术

本申请涉及废气处理领域，具体公开了一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法，包括以下制备步骤：S1、多孔基体制备；S2、包覆液制备；S3、催化剂制备。本申请采用聚氨酯泡沫材料为模板，经电镀包覆，制备出具有优异孔隙结构的泡沫金属基材为催化剂材料载体，在此基础上，本申请采用可晶化包覆的方案，代替传统的包覆方案，有效改善了催化剂材料内扩散传递限制的现象，通过催化剂吸附废气后，表面活性位上的氨气直接与氧气反应生成氮气和水，从而有效对含氨废气进行氧化催化反应，提高了含氨废气氧化催化剂材料催化性能。

【技术实现步骤摘要】
一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法
本申请涉及废气处理领域，更具体地说，它涉及一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法。
技术介绍
氨气对人的危害极大，吸入少量就会对呼吸道和神经系统造成影响，重则休克甚至死亡。由于氨气是碱性气体，还会灼伤人体暴露在外的皮肤，眼睛等。氨气对环境的危害更不容忽视，氨气在大气中会和二氧化硫、二氧化氮以及VOCs反应生成大量的气溶胶颗粒物，如硫酸铵和硝酸铵等，这些铵盐均是PM2.5的重要组成成分，而PM2.5被视作三大空气污染物（PM2.5，PM10和O3）之首，是雾霾的主要组成成分，已经威胁到生态平衡。相关技术可参考公开号为CN201110261015.X的中国专利技术专利，其公开了一种催化净化含氨废气的整体式催化剂制备方法及应用。整体催化剂由蜂窝状金属丝网载体和催化活性组分两部分组成，蜂窝状金属丝网载体材料为FeCrAl不锈钢丝网；催化活性组分由金属活性组分和无机氧化物载体组成。金属活性组分为Ag、Cu、Fe、Mn中的一种或一种以上的混合物；无机氧化物载体为Al2O3、TiO2、SiO2、ZrO2、CeO2中的一种或一种以上氧化物的混合物。本专利技术的整体催化剂具有三维通透结构，较高的传质传热系数，较低的压力降等性质，适合各种反应器的安装，可直接应用于工业领域。针对上述中的相关技术，专利技术人认为，目前常用的催化剂材料虽然具有一定的催化性能，但是由于采用的载体结构致密，虽然孔隙率高，但是在包覆了金属活性组分和无机氧化物后，会导致材料孔隙率大幅降低，从而存在内扩散传递限制的问题。
技术实现思路
为了克服现有含氨废气氧化催化剂材料催化性能不佳的缺陷，本申请提供一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法，采用如下的技术方案：一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法，包括以下制备步骤：S1、多孔基体制备：取聚氨酯软泡沫材料为基体浸没于电镀液中，在35～40℃下保温电镀处理3～5h，洗涤后保温炭化处理，再还原制备得电镀泡沫金属基体，破碎并过筛，得电镀泡沫铜基体颗粒；S2、包覆液制备：按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、15～20份固含量10％硅溶胶、3～5份异丙醇铝和1～2份磷酸搅拌混合后，得混合液并按质量比1:3:5，将四乙基氢氧化铵、二正丙胺和混合液搅拌混合并置于45～55℃下保温处理，静置冷却并收集得包覆液；S3、催化剂制备：按质量比1:10，将改性基体颗粒添加至包覆液中，保温晶化处理后，洗涤干燥并置于马弗炉中，煅烧处理，静置冷却至室温，制备得含氨废气催化氧化处理用催化剂材料。通过采用上述技术方案，由于本申请采用聚氨酯泡沫材料为模板，经电镀包覆，制备出具有优异孔隙结构的泡沫金属基材为催化剂材料载体，本申请采用的泡沫金属具有丰富孔隙结构，能使负载后的催化剂材料具有更大的催化比表面积，泡沫金属材料提供了大量反应活性位点，在反应过程中能够与含氨废气充分接触，提高催化性能，在此基础上，本申请采用分子筛膜晶化包覆的方案，代替传统的分子筛材料包覆方案，由于晶化包覆后形成的分子筛膜层厚度较小，不会对泡沫金属内部形成堵塞，从而有效改善了催化剂材料内扩散传递限制的现象，通过催化剂吸附废气后，表面活性位上的氨气直接与氧气反应生成氮气和水，即催化剂表面化学吸附态的氨气被解离为-NH和-HNO，-HNO再与-NH反应生成氮气和水，从而有效对含氨废气进行氧化催化反应，提高了含氨废气氧化催化剂材料催化性能。进一步地，步骤S1所述的聚氨酯软泡沫材料孔隙率为95～98％。通过采用上述技术方案，由于本申请选用孔隙率较高的聚氨酯泡沫为模板，提高了制备后的泡沫金属材料的孔隙率，从而使制备的催化剂基体具有较高的比表面积，高比表面积催化剂能有效提高催化剂的催化活性，从而进一步改善了含氨废气氧化催化剂材料催化性能。进一步地，步骤S1所述的电镀液包括下列重量份物质组成：45～50份去离子水、6～8份0.5mol/L硫酸、10～15份0.1mol/LHCl、15～20份硫酸盐溶液和1～2份苯酚磺酸。通过采用上述技术方案，由于本申请筛选合适的原料制备的电镀液，通过制备的电镀液，使金属材料以三维网状结构包覆在聚氨酯材料的表面，从而形成良好的包覆性能，三维网状结构的泡沫金属材料的稳定性能进一步提高，从而进一步改善了含氨废气氧化催化剂材料催化性能。进一步地，所述硫酸盐包括硫酸铜或硫酸镍中的任意一种。通过采用上述技术方案，由于本申请通过选取硫酸铜和硫酸镍为主要材料，使最终制备的催化剂基体为泡沫镍或泡沫铜材料，由于泡沫镍和泡沫铜具有良好的尺寸稳定性能，通过将其作为催化剂材料进行催化氧化，能有效提高催化剂的稳定性能，同时催化材料具有良好的催化活性，进一步改善了含氨废气氧化催化剂材料催化性能。进一步地，步骤S1所述的多孔基体制备还包括多孔基体改性处理，所述多孔基体改性处理步骤包括：S11、将电镀泡沫铜基体颗粒添加至偶联改性液中，搅拌混合并静置6～8h；S12、待静置完成后，再在100～110℃氮气气氛下包覆改性处理，静置冷却至室温，干燥制备得改性基体颗粒。通过采用上述技术方案，由于本申请在材料基体表面通过偶联接枝改性处理，改善了泡沫金属催化剂材料与分子筛膜材料的结合性能，从而使分子筛膜能具有良好的负载强度，使其在实际使用时，提高催化剂材料的催化寿命。进一步地，所述偶联改性液为质量分数1％硅烷偶联剂/甲苯溶液。通过采用上述技术方案，本申请选用硅烷偶联剂进行改性处理，由于硅烷偶联剂中的乙氧基与泡沫金属表面的羟基共价键合，丙基甲硅烷基与分子筛膜材料的硅烷醇共价键合，这样硅烷偶联剂就构建成了载体与分子筛膜材料的共价桥，增大了载体表面与分子筛膜之间的附着力，这样有利于在载体表面形成连续均匀的分子筛膜层，形成致密、平整的分子筛膜，从而改善了含氨废气氧化催化剂材料催化性能。进一步地，步骤S3所述的保温晶化处理温度为200～210℃。通过采用上述技术方案，本申请优化保温晶化的温度，该温度下能保证分子筛膜在催化剂表面形成稳定快速的包覆，从而使包覆的分子筛膜具有良好的稳定包覆的性能，其次，本申请采用了合理的保温晶化的温度，能有效改善制备的催化剂材料内部的孔隙率，从而改善了含氨废气氧化催化剂材料催化性能。进一步地，步骤S3所述的煅烧处理为在550～600℃下煅烧1～2h。通过采用上述技术方案，本申请优化了煅烧的温度，在该温度下，聚氨酯模板材料能有效炭化，且炭化后的材料在煅烧过程中与氧化发生反应，从而实现了良好的分解，该温度下煅烧制备的催化剂基体，含杂量较小，纯度高，从而有效改善了含氨废气氧化催化剂材料催化性能。综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：第一、本申请采用聚氨酯泡沫材料为模板，经电镀包覆，制备出具有优异孔隙结构的泡沫金属基材为催化剂材料载体，由于本申请采用的泡沫金属具有丰富孔隙结构，能使负载后的催化剂材料具有更大的催化比表面积，泡沫金属材料提供了大量反应活性位点，在反应过程中能够与含氨废气充本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备步骤包括：/nS1、多孔基体制备：取聚氨酯软泡沫材料为基体浸没于电镀液中，在35～40℃下保温电镀处理3～5h，洗涤后保温炭化处理，再还原制备得电镀泡沫金属基体，破碎并过筛，得电镀泡沫铜基体颗粒；/nS2、包覆液制备：按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、15～20份固含量10％硅溶胶、3～5份异丙醇铝和1～2份磷酸搅拌混合后，得混合液并按质量比1:3:5，将四乙基氢氧化铵、二正丙胺和混合液搅拌混合并置于45～55℃下保温处理，静置冷却并收集得包覆液；/nS3、催化剂制备：按质量比1:10，将改性基体颗粒添加至包覆液中，保温晶化处理后，洗涤干燥并置于马弗炉中，煅烧处理，静置冷却至室温，制备得含氨废气催化氧化处理用催化剂材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法，其特征在于，所述含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备步骤包括：
S1、多孔基体制备：取聚氨酯软泡沫材料为基体浸没于电镀液中，在35～40℃下保温电镀处理3～5h，洗涤后保温炭化处理，再还原制备得电镀泡沫金属基体，破碎并过筛，得电镀泡沫铜基体颗粒；
S2、包覆液制备：按重量份数计，分别称量45～50份去离子水、15～20份固含量10％硅溶胶、3～5份异丙醇铝和1～2份磷酸搅拌混合后，得混合液并按质量比1:3:5，将四乙基氢氧化铵、二正丙胺和混合液搅拌混合并置于45～55℃下保温处理，静置冷却并收集得包覆液；
S3、催化剂制备：按质量比1:10，将改性基体颗粒添加至包覆液中，保温晶化处理后，洗涤干燥并置于马弗炉中，煅烧处理，静置冷却至室温，制备得含氨废气催化氧化处理用催化剂材料。


2.根据权利要求1所述的一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所述的聚氨酯软泡沫材料孔隙率为95～98％。


3.根据权利要求1所述的一种含氨废气催化氧化处理用催化剂材料的制备方法，其特征在于，步骤S1所述的电镀液包括下列重量份物质组成：45～50份去离子水、6～8份0.5m...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丞，陆勇兵，吴守国，
申请(专利权)人：江苏优尚环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32