具有吸附分解甲苯功能的催化剂及其制备方法技术

具有吸附分解甲苯功能的催化剂及其制备方法，涉及挥发性有机物无害化分解处理材料技术领域。具有吸附分解甲苯功能的催化剂，所含组分及各组分的质量百分比如下：污泥

【技术实现步骤摘要】
具有吸附分解甲苯功能的催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及挥发性有机物无害化分解处理材料
，特别是一种具有吸附分解甲苯功能的催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]甲苯是一种典型的挥发性有机物(VOCs)，具有苯样芳香气味。甲苯会对人体健康造成危害，当短时间内吸入较高浓度的甲苯可出现眼和上呼吸道的明显刺激症状(眼结膜及咽喉部充血肿痛)、恶心、呕吐、胸闷、四肢无力、步态蹒跚、意识模糊等症状，长期吸入较低浓度的甲苯可导致神经衰弱综合征、肝肿大、皮肤皲裂、皮炎等症状。除此之外，甲苯等VOCs是PM2.5和O3的重要前驱体，可形成光化学烟雾、灰霾等环境问题。目前处理甲苯等VOCs的方法主要有吸附法、热催化氧化法、光催化氧化法、生物降解法，其中，热催化氧化法能将甲苯催化氧化为CO2和H2O等小分子无毒害/少毒害物质，具有转化效率高、无二次污染、能耗低、应用范围广等特点，然而，用于催化氧化甲苯的催化剂是实现热催化氧化法的关键。
[0003]污泥是城市污水处理的副产物，伴随着城市化发展和污水治理标准的提高，其产量剧增。污泥中含有病原微生物、寄生虫卵、重金属及大量难降解物质，若处置不当会造成严重的环境污染。因此，污泥的合理处置和资源化利用是城市化发展待解决的难题。
[0004]秸秆是农作物收割后剩余的茎叶类的统称，除了小部分被利用于饲料配方，大部分都被露天焚烧，浪费资源的同时还造成了环境污染问题。因此，合理有效的利用秸秆是农业发展待解决的难题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，而提供一种具有吸附分解甲苯功能的催化剂及其制备方法，它利用污泥和秸秆为原料制备用于吸附分解甲苯的催化剂，同时实现了污泥的资源化利用、秸秆的资源化利用以及甲苯的净化。
[0006]本专利技术的技术方案是：具有吸附分解甲苯功能的催化剂，其所含组分及各组分的质量百分比如下：污泥
‑
秸秆生物质炭载体80%～95%；稀土
‑
过渡金属混合氧化物5%～20%；两者的质量百分比之和为100%；污泥
‑
秸秆生物质炭载体所含组分及各组分的重量份数如下：污泥1
‑
5份；秸秆1
‑
5份；稀土
‑
过渡金属混合氧化物包含Er2O3和MnO
X
；其中，MnO
X
为MnO2、Mn2O3、Mn3O4中的一种或多种氧化物的混合；其中，Er占Er+Mn的摩尔比为a，a的取值范围为0.2～0.8，Mn占Er+Mn的摩尔比为b，b的取值范围为0.2～0.8，a+b=1。
[0007]本专利技术进一步的技术方案是：具有吸附分解甲苯功能的催化剂，其所含组分及各组分的质量百分比如下：污泥
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秸秆生物质炭载体85%；稀土
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过渡金属混合氧化物15%；两者的质量百分比之和为100%；所述污泥
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秸秆生物质炭载体所含组分及各组分的重量份数如下：污泥1份；秸秆1份；所述a的取值为0.5，所述b的取值为0.5。
[0008]本专利技术进一步的技术方案是：所述秸秆为小麦、玉米、水稻秸秆中的一种或多种。
[0009]本专利技术的技术方案是：一种制备上述具有吸附分解甲苯催化剂的方法，步骤如下：S01，原料预处理：1、将污泥干燥、粉碎、过筛，得到污泥干燥粉末；将秸秆洗净、干燥、过筛，得到秸秆干燥粉末；将污泥干燥粉末和秸秆干燥粉末按照1：1的质量比充分混合搅拌，得到原料混合物；2，取适量原料混合物加入KOH溶液中，在105℃的干燥箱内预活化24h，得到活化原料；本步骤中，原料混合物与KOH溶液的质量比为1：1；KOH溶液中的溶剂和溶质分别为水和KOH晶体，KOH溶液中的溶剂和溶质的质量比为1：1；S02，制备载体：1、将活化原料在105℃的干燥箱内干燥24h，随后转移至微波加热炉中，在真空或无氧环境下以550
‑
850℃加热0.5
‑
2.5h，得到生物质炭半成品；2、将生物质炭半成品先用5～8mol/L的NaOH溶液碱洗，再用去离子水漂洗至中性，然后用5～8mol/L的HNO3溶液酸洗，随后用去离子水漂洗至中性；通过上述碱洗和酸洗的步骤可去除生物质炭半成品中的灰分等物质；最后干燥、研磨、过筛，得到污泥
‑
秸秆生物质炭载体；S03，制备催化剂：1、取适量Er(NO3)3·
6H2O晶体和Mn(CH3COO)2·
4H2O晶体混合后配置浸渍液；在两种晶体混合物中，Er占Er+Mn的摩尔比为0.5，Mn占Er+Mn的摩尔比为0.5；2、取适量污泥
‑
秸秆生物质炭载体浸渍在适量浸渍液中，先常温静置24h，再放入105℃的干燥箱内干燥至恒重，使浸渍液中的Er(NO3)3·
6H2O和Mn(CH3COO)2·
4H2O浸渍在污泥
‑
秸秆生物质炭载体上；3、将浸渍有两种金属氧化物前驱体的污泥
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秸秆生物质改性炭转移至微波加热炉中，在真空或N2保护下以400
‑
600℃加热2
‑
6h，使Er(NO3)3·
6H2O高温分解为Er2O3，使Mn(CH3COO)2·
4H2O高温分解为MnO
X
，Er2O3和MnO
X
均负载在污泥
‑
秸秆生物质炭载体上，得到具有吸附分解甲苯功能的催化剂；本步骤中，污泥
‑
秸秆生物质炭载体与浸渍液应按照一定配比进行称量，以确保最终得到的催化剂中，稀土
‑
过渡金属混合氧化物占催化剂15%的比重；本步骤中，浸渍液中的溶剂为水，溶质为Er(NO3)3·
6H2O和Mn(CH3COO)2·
4H2O的混合物，浸渍液中溶剂与溶质的质量比为1：1。
[0010]本专利技术进一步的技术方案是：在S03步骤中，微波加热炉的加热温度为500℃，加热时间为4h。
[0011]本专利技术进一步的技术方案是：在S02步骤中，微波加热炉的加热温度为750℃，加热时间为1.5h。
[0012]本专利技术进一步的技术方案是：NaOH溶液的浓度为6mol/L，HNO3溶液的浓度为6mol/L。
[0013]本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1、其利用污泥和秸秆共热解制备污泥
‑
秸秆生物质炭载体，在污泥
‑
秸秆生物质炭载体上负载一定量的稀土
‑
过渡金属混合氧化物，制备得到具有吸附分解甲苯功能的催化
剂，所述催化剂的制备工艺简单，部分原料的获取成本极低(污泥和秸秆)，并能表现出甲苯等VOCs的催化氧化活性，可用于甲苯等VOCs的净化处理。一方面实现了污泥和秸秆的资源化利用，另一方面实现了甲苯的净化，具有良好的市场应用前景。
[0014]2、通过污泥和秸秆制备得到的污泥
‑
秸秆生物质炭载体，具有较高的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有吸附分解甲苯功能的催化剂，其特征是，其所含组分及各组分的质量百分比如下：污泥
‑
秸秆生物质炭载体80%～95%；稀土
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过渡金属混合氧化物5%～20%；两者的质量百分比之和为100%；污泥
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秸秆生物质炭载体所含组分及各组分的重量份数如下：污泥1
‑
5份；秸秆1
‑
5份；稀土
‑
过渡金属混合氧化物包含Er2O3和MnO
X
；其中，MnO
X
为MnO2、Mn2O3、Mn3O4中的一种或多种氧化物的混合；其中，Er占Er+Mn的摩尔比为a，a的取值范围为0.2～0.8，Mn占Er+Mn的摩尔比为b，b的取值范围为0.2～0.8，a+b=1。2.如权利要求1所述的具有吸附分解甲苯功能的催化剂，其特征是：其所含组分及各组分的质量百分比如下：污泥
‑
秸秆生物质炭载体85%；稀土
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过渡金属混合氧化物15%；两者的质量百分比之和为100%；所述污泥
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秸秆生物质炭载体所含组分及各组分的重量份数如下：污泥1份；秸秆1份；所述a的取值为0.5，所述b的取值为0.5。3.如权利要求2所述的具有吸附分解甲苯功能的催化剂，其特征是：所述秸秆为小麦、玉米、水稻秸秆中的一种或多种。4.一种制备如权利要求3所述的催化剂的方法，其特征是，步骤如下：S01，原料预处理：1、将污泥干燥、粉碎、过筛，得到污泥干燥粉末；将秸秆洗净、干燥、过筛，得到秸秆干燥粉末；将污泥干燥粉末和秸秆干燥粉末按照1：1的质量比充分混合搅拌，得到原料混合物；2，取适量原料混合物加入KOH溶液中，在105℃的干燥箱内预活化24h，得到活化原料；本步骤中，原料混合物与KOH溶液的质量比为1：1；KOH溶液中的溶剂和溶质分别为水和KOH晶体，KOH溶液中的溶剂和溶质的质量比为1：1；S02，制备载体：1、将活化原料在105℃的干燥箱内干燥24h，随后转移至微波加热炉中，在真空或无氧环境下以550
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850℃加热0.5
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2.5h，得到生物质炭半成品；2、将生物质炭半成品先用5～8mol/L的NaOH溶液碱洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：高磊，刘杰，贺秋华，解金柯，冯晓鑫，黄志秀，彭维志，谢佳琪，潘岳国，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：