一种CVOCs净化用催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种CVOCs净化用催化剂及其制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将含硅助剂、钌聚乙烯咪唑配合物和催化助剂进行混合搅拌，之后经固液分离及第一焙烧得到所述催化剂；所述含硅助剂为将甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和醇在水相中进行第一搅拌反应，之后依次加入酸和钛酸正丁酯进行第二搅拌反应，之后经固液分离和第二焙烧得到。本发明专利技术提供的制备方法，通过采用特定的制备过程，实现了高抗水性催化剂的制备，能持续、高效地吸附、催化目标化合物，防止催化剂失活失效；同时，还能抑制金属离子在高温焙烧过程中迁移、聚集和长大。聚集和长大。

【技术实现步骤摘要】
一种CVOCs净化用催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及废气处理领域，具体涉及一种CVOCs净化用催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，含氯挥发性有机物(Chlorinated Volatile Organic Compounds,CVOCs)是挥发性有机物(Volatile Organic Compounds,VOCs)中的一类，在医药、皮革、涂料、印刷、染料、橡胶、化工等行业具有广泛地应用。CVOCs具有化学稳定性高、生物可降解性低、脂溶性强等特性。CVOCs具有严重的危害性，人体长时间暴露在CVOCs条件下会引起免疫水平下降、中枢神经系统功能紊乱等病症；此外，CVOCs也是引起大气中臭氧和PM2.5浓度超标的重要前驱物。
[0003]另一方面，氯苯或氯苯酚等CVOCs是一级致癌物二噁英的重要前体物，普遍存在于生活垃圾和医疗废弃物焚烧、钢铁冶炼、发热供电等行业排放的烟气中。近年来，随着我国对于生态环境保护的逐年重视以及人民群众对于美好生活的向往，加快废气处理建设特别是CVOCs治理工程建设是提高我国环境空气质量的重要手段之一。这不但能实现CVOCs污染物的减量化，还能减少副产物二噁英的产生，达到无害化的目的，具有极高的环境、社会和经济价值。
[0004]催化氧化技术是治理CVOCs最为有效和经济的方法之一，具体指在催化剂的作用下通过降低反应活化能，使目标污染物在催化剂表面发生氧化还原反应，实现对污染物的定向清除。该类技术具有能耗低、效率高、二次污染少等优点。
[0005]如CN110038407A公开了一种含氯化氢气体和有机氯化合物气体的废气净化处理方法，包括以下步骤：将废气与空气的混合气通入石墨预热器预热，然后通入换热器的壳程与固定床反应器出来的高温气体进行换热升温，然后通入固定床反应器进行催化氧化反应，反应后的高温气体通入换热器的管程进行换热冷却，冷却后的气体通入喷雾洗涤器吸收酸性气体，然后通入气液分离器后气体直接排出。该方法采用固定床反应器催化氧化的方法，高效、低成本地处理含氯化氢气体和有机氯化合物气体的废气，通过石墨预热器预热混合气，减少了HCl气体对管路、换热器的露点腐蚀，并将催化氧化后的高温尾气与待处理的废气通过换热器进行换热，充分利用了反应热，具有较好的经济效益。
[0006]CN102698751A一种用于含氯易挥发有机化合物低温催化燃烧消除的催化剂，该催化剂主要由过渡金属氧化物
‑
氧化铈复合氧化物载体及其负载的氧化钌构成，其中过渡金属元素为Ti、Mn、Co、Fe、Cu、Ni。采用作为氧化剂的空气带入反应器，使含氯易挥发有机化合物转化为二氧化碳、氯化氢和氯气，完全燃烧尾气可以采用稀碱溶液吸收后放空。该催化剂的催化活性高，抗氯中毒能力强，催化剂寿命长，特别适用于低温催化燃烧消除含氯有机化合物。
[0007]但目前在治理CVOCs时，该技术存在着以下挑战：一是由于催化剂性能较弱导致净化高浓度CVOCs时CVOCs转化率低、CO2生成率不高，使处理后的尾气难以满足污染物排放标准；二是催化剂在高水汽含量下难以实现对CVOCs的定向吸附、催化和清除，迫使净化效率
难以满足工业需求。

技术实现思路

[0008]鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种CVOCs净化用催化剂及其制备方法，解决了目前催化剂在高水汽含量下对有机含氯气体处理效果差，净化效率不达标的问题。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]第一方面，本专利技术提供了一种CVOCs净化用催化剂的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：将含硅助剂、钌聚乙烯咪唑配合物和催化助剂进行混合搅拌，之后经固液分离及第一焙烧得到所述催化剂；
[0011]所述含硅助剂为将甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯和醇在水相中进行第一搅拌反应，之后依次加入酸和钛酸正丁酯进行第二搅拌反应，之后经固液分离和第二焙烧得到。
[0012]本专利技术提供的制备方法，通过采用特定的制备过程，实现了高抗水性催化剂的制备，能持续、高效地吸附、催化目标化合物，防止催化剂失活失效；同时，本专利技术所提供的的制备方法还能抑制贵金属离子在高温焙烧过程中迁移、聚集和长大。
[0013]本专利技术中，所述高水汽含量为有机含氯气体中水汽的含量≥5％，优选为5
‑
10％。
[0014]本专利技术中，所述固液分离中具体可以使依次进行的陈化和烘干等操作。
[0015]本专利技术中，所述酸可以是盐酸、硝酸或硫酸等。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述混合搅拌中所述含硅助剂和所述钌聚乙烯咪唑配合物中的钌前驱体质量比为(50
‑
200):1，例如可以是50:1、60:1、70:1、80:1、90:1、100:1、110:1、120:1、130:1、140:1、150:1、160:1、170:1、180:1、190:1或200:1等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值也符合要求。
[0017]优选地，所述混合搅拌中所述催化助剂和所述钌聚乙烯咪唑配合物中的钌前驱体质量比为(3
‑
8):1，例如可以是3:1、3.2:1、3.4:1、3.6:1、3.8:1、4:1、4.2:1、4.4:1、4.6:1、4.8:1、5:1、5.2:1、5.4:1、5.6:1、5.8:1、6:1、6.2:1、6.4:1、6.6:1、6.8:1、7:1、7.2:1、7.4:1、7.6:1、7.8:1或8:1，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值也符合要求。
[0018]优选地，所述催化助剂包括氧化铜、四氧化三钴、二氧化铈或氧化锰中的1种或至少2种的组合，如可以是氧化铜和四氧化三钴的组合，二氧化铈和氧化锰的组合或氧化铜和二氧化铈的组合等。
[0019]优选地，所述混合搅拌的时间为1
‑
3h，例如可以是1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h、1.6h、1.8h、1.9h、2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值也符合要求。
[0020]作为本专利技术优选的技术方案，所述第一焙烧的温度300
‑
500℃，例如可以是300℃、310℃、320℃、330℃、340℃、350℃、360℃、370℃、380℃、390℃、400℃、410℃、420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃或500℃等，但不限于所列举的数值，该范围内其他未列举的数值也符合要求。
[0021]优选地，所述第一焙烧的时间为2
‑
5h，例如可以是2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h、3h、3.1h、3.2h、3.3h、3.4h、3.5h、3.6h、3.7h、3.8h、3.9h、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种CVOCs净化用催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：将含硅助剂、钌聚乙烯咪唑配合物和催化助剂进行混合搅拌，之后经固液分离及第一焙烧得到所述催化剂；所述含硅助剂为将甲基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、醇和水混合进行第一搅拌反应，之后依次加入酸和钛酸正丁酯进行第二搅拌反应，之后经固液分离和第二焙烧得到。2.如权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述混合搅拌中所述含硅助剂和所述钌聚乙烯咪唑配合物中的钌前驱体质量比为(50
‑
200):1；优选地，所述混合搅拌中所述催化助剂和所述钌聚乙烯咪唑配合物中的钌前驱体质量比为(3
‑
8):1；优选地，所述催化助剂包括氧化铜、四氧化三钴、二氧化铈或氧化锰中的1种或至少2种的组合；优选地，所述混合搅拌的时间为1
‑
3h。3.如权利要求1或2所述制备方法，其特征在于，所述第一焙烧的温度为300
‑
500℃；优选地，所述第一焙烧的时间为2
‑
5h。4.如权利要求1
‑
3任一项所述制备方法，其特征在于，所述含硅助剂的制备过程中甲基三乙氧基硅烷和正硅酸乙酯的质量比为(3
‑
6):1；优选地，所述含硅助剂的制备过程中醇与甲基三甲氧基的质量比为(5
‑
10):1；优选地，所述含硅助剂的制备过程中醇和水的质量比为(2
‑
5):1；优选地，所述含硅助剂的制备过程中酸的添加量为所述水添加量的0.5
‑
2％；优选地，所述含硅助剂的制备过程中酸的摩尔浓度为9
‑
12mol/L；优选地，所述含硅助剂的制备过程中钛酸正丁酯与甲基三乙氧基硅烷的质量比为(1
‑
5):1。5.如权利要求1
‑
4任一项所述制备方法，其特征在于，所述第一搅拌反应的时间为0.5
‑
1h；优选地，所述第二搅拌反应的时间为0.5
‑
1h。6.如权利要求1
‑
5任一项所述制备方法，其特征在于，所述第二焙烧的温度为300
‑
600℃；优选地，所述第二焙烧的时间为2
‑
6h。7.如权利要求1
‑
6任一项所述制备方法，其特征在于，所述钌聚乙烯咪唑配合物为将聚乙烯咪唑、钌前驱体和液相进行第三搅拌反应得到；优选地，所述钌聚乙烯咪唑配合物的制备过程中聚乙烯咪唑和钌前驱体的质量比为(5
‑
20):1；优选地，所述钌聚乙烯咪唑配合物的制备过程中液相包括质量比为(1
‑
3):1的水和醇；优选地，所述钌聚乙烯咪唑配合物的制备过程中醇与聚乙烯咪唑的质量比为(5
‑
10):1；优选地，所述钌聚乙烯咪唑配合物的制备过程中钌前驱体包括氯化钌、亚硝酰基硝酸合钌或三氯化六铵合钌中的1种或至少2种的组合；优选地，所述钌聚乙烯咪唑配合物的制备过程中第三搅拌反应的时间为0.5
‑
2h。8.如权利要求1
‑
7任一项所述制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括将所述催化
剂、溶胶、涂覆助剂及水进行混合并球磨，得到涂覆料，之后将所述涂覆料涂覆至载体表面，然后经干燥和第三焙烧得到整体式催化剂；优选地，所述溶胶包括纳米硅溶胶；优选地，所述涂覆助剂包括十六烷基三甲基溴化铵、聚乙二醇、十二烷基硫酸钠中的1种或至少2种的组合；优选地，所述催化剂与溶胶的质量比为(9.5
‑
10.5):1；优选地，所述催化剂与涂覆助剂的质量比为(5
‑
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴忠标，赵叶民，高珊，奚超，刘学炎，莫建松，
申请(专利权)人：浙江天蓝环保技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：