一种适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂及其制备方法。本发明专利技术的催化剂包括载体以及载体上涂覆的涂层，涂层包含两类活性组分及负载活性组分的涂层材料，涂层材料采用γ

【技术实现步骤摘要】
一种适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于催化剂制备
，具体涉及一种适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]挥发性有机化合物（Volatile Organic Compounds, VOCs）是一种容易造成空气污染的有机化合物，在通常情况下，该类化合物的沸点在50
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260℃之间。一些工业生产的过程当中，会产生大量含有挥发性有机化合物的废气，比较典型的如石油化工、煤化工、有机合成、制药等。并且，这些废气大多成分复杂，一般由十几种甚至二三十种组分构成，有一些成分易燃易爆，还有一些成分在含量很低的情况下就带有异味甚至恶臭。这给废气的处理带来了一定难度，不过若是不加处理，就直接排放，不仅会严重影响生物健康及生态环境，还会受到法律法规的严惩。近年来，国内外对VOCs的治理越来越严格。根据哥德堡协议的规定，截至2020年，欧盟国家要将VOCs的排放量削减至2006年的50%。国内对于工业固定源排放的VOCs监管力度也逐年加强。
[0003]对于含有挥发性有机化合物的废气处理，可以采用的方法有直接燃烧法、催化分解法、生物降解法、等离子体技术等。其中，直接燃烧也是一种较为常见的处理方式，这种方法的优点是对废气的浓度和组成不敏感，初期投入较小，工艺简单，且维修维护方便，不过缺点也是显而易见的，一个是燃料的消耗费用非常大，并且在高温燃烧的环境下，又会产生二噁英和氮氧化合物等二次污染物。而催化分解法，由于其能耗低、处理效率高、无二次污染风险，以及综合成本低等优势，在国内外受到广泛认可。
[0004]VOC催化剂的成本当中，占据较大比重的，是其中的铂贵金属类物质（PGM）以及金（Au）、银（Ag）等活性组分，而根据项目实际运行过程当中的经验，我们发现，若是催化剂实际工作温度较高，能达到250
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500℃，使用价格更为低廉的非贵金属，辅以适当的生产工艺，完全可以满足使用需求。如何制备一种能够完全或部分取代贵金属的非贵金属催化剂显得尤为重要。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂及其制备方法。本专利技术提供了一种可以完全或者部分取代铂贵金属类物质（PGM）以及金（Au）、银（Ag）等贵金属的非贵金属催化剂，该催化剂适用于多种挥发性有机物的处理，而且成本低廉，使用寿命长，具有较高的经济价值。
[0006]为实现以上技术目的，本专利技术实施例采用的技术方案是：第一方面，本专利技术实施例提供了一种适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂，包括载体以及所述载体上涂覆的涂层，所述涂层包含两类活性组分及负载所述活性组分的涂层材料，所述涂层中用来负载活性组分的涂层材料采用γ
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氧化铝、氧化锆、铈锆复合氧化物、氧化钛以及分子筛中的一种或几种，所述活性组分和涂层材料的涂覆量总计70
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200 g/L；
所述涂层包括第一层涂层和第二层涂层：所述第一层涂层中含有的第一类活性组分包括锰、钒、钨、镧及镨中的至少两种，其涂覆量为7.5
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45g/L；所述第二层涂层中含有的第二类活性组分包括锌、铜、钇及钕中的至少两种，其涂覆量为5
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15g/L。
[0007]进一步地，所述第一类活性组分中包含的活性组分中，至少包含锰或钒中的一种；按金属氧化物计算，所述第一类活性组分中，二氧化锰或五氧化二钒，或二氧化锰与五氧化二钒的总质量与其他物质的质量比为4
‑
99:1。
[0008]进一步地，负载所述第一类活性组分使用的涂层材料包括铈锆复合氧化物，还包括氧化锆、氧化钛及分子筛中的至少一种，且涂层材料中铈锆复合氧化物和其他物质的质量比为9
‑
99:1。
[0009]进一步地，所述第二类活性组分包含的活性组分中，至少包含锌或铜中的一种；按金属氧化物计算，第二类活性组分中，氧化铜或氧化锌，或氧化铜与氧化锌的总质量与其他物质的质量比为10
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99:1。
[0010]进一步地，负载所述第二类活性组分使用的涂层材料包括γ
‑
氧化铝，还包括氧化锆、铈锆复合氧化物以及分子筛中的至少一种，且涂层材料中γ
‑
氧化铝和其他物质的质量比为3
‑
99:1。
[0011]第二方面，本专利技术实施例提供了上述适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：（1）第一层涂层材料的配制：根据预先确定的浆液涂覆量，分别称量铈锆复合氧化物，以及氧化锆、氧化钛、分子筛当中的至少一种，按照涂层材料中铈锆复合氧化物和其他物质的质量比9
‑
99:1的比例混合，加入去离子水，并充分搅拌均匀，配制成第一层涂层材料；（2）第一类活性组分的加入：根据预先确定的第一类活性物质使用量，称量含有锰、钒、钨、镧、镨中至少两种活性组分的化合物，所述活性组分至少包含锰或钒中的一种，使用分散剂将包含第一类活性组分的化合物分散均匀，而后均匀滴加至步骤（1）制得的第一层涂层材料中，加入助剂调节pH值至7.0以下，并充分搅拌均匀，配制成第一层涂层浆料；（3）第一层涂层浆料的涂覆：采用球磨工艺对第一层涂层浆料进行球磨，将其颗粒度调节到D90为2
‑
20μm，使用定量涂覆设备将第一层涂层浆料从载体的进气方向开始涂覆，保证第一类活性物质的涂覆量为7.5
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45g/L，第一层涂层浆料的涂覆高度为载体长度的70
±
20%；（4）载体的第一次烘干：将涂覆完成的载体放入烘箱，烘干温度控制在110
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120℃，烘干时间为4
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5h，保证载体内的水分烘干完全，而后冷却至室温；（5）第二层涂层材料的配制：根据预先确定的浆液涂覆量，分别称量γ
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氧化铝，以及氧化锆、铈锆复合氧化物、分子筛中的至少一种，按照涂层材料中铈锆复合氧化物和其他物质的质量比3
‑
99:1的比例混合，加入去离子水，并充分搅拌均匀，配制成第二层涂层材料；（6）第二类活性组分的加入：根据预先确定的第一类活性物质使用量，称量含有锌、铜、钇、钕中至少两种活性组分的化合物，其中至少包含铜或锌中的一种，使用分散剂将包含第二类活性组分的化合物分散均匀，而后均匀滴加至步骤（5）制得的第二层涂层材料
中，加入助剂调节pH值至7.0以下，并充分搅拌均匀，配制成第二层涂层浆料；（7）第二层涂层浆料的涂覆：采用球磨工艺对第二层涂层浆料进行球磨，将其颗粒度调节到D90为2
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20μm，使用定量涂覆设备将第二层涂层浆料从载体的出气方向进行涂覆，保证第二类活性物质的涂覆量为5
‑
15g/L，第二层涂层浆料涂覆高度为载体长度的70
±
20%；（8）载体的第二次烘干及焙烧：将涂覆完成的载体放入烘箱，烘干温度控制在110
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂，其特征在于，包括载体以及所述载体上涂覆的涂层，所述涂层包含两类活性组分及负载所述活性组分的涂层材料，所述涂层中用来负载活性组分的涂层材料采用γ
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氧化铝、氧化锆、铈锆复合氧化物、氧化钛以及分子筛中的一种或几种，所述活性组分和涂层材料的涂覆量总计70
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200 g/L；所述涂层包括第一层涂层和第二层涂层：所述第一层涂层中含有的第一类活性组分包括锰、钒、钨、镧及镨中的至少两种，其涂覆量为7.5
‑
45g/L；所述第二层涂层中含有的第二类活性组分包括锌、铜、钇及钕中的至少两种，其涂覆量为5
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15g/L。2.根据权利要求1所述的适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂，其特征在于，所述第一类活性组分中包含的活性组分中，至少包含锰或钒中的一种；按金属氧化物计算，所述第一类活性组分中，二氧化锰或五氧化二钒，或二氧化锰与五氧化二钒的总质量与其他物质的质量比为4
‑
99:1。3.根据权利要求1所述的适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂，其特征在于，负载所述第一类活性组分使用的涂层材料包括铈锆复合氧化物，还包括氧化锆、氧化钛及分子筛中的至少一种，且涂层材料中铈锆复合氧化物和其他物质的质量比为9
‑
99:1。4.根据权利要求1所述的适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂，其特征在于，所述第二类活性组分包含的活性组分中，至少包含锌或铜中的一种；按金属氧化物计算，第二类活性组分中，氧化铜或氧化锌，或氧化铜与氧化锌的总质量与其他物质的质量比为10
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99:1。5.根据权利要求1所述的适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂，其特征在于，负载所述第二类活性组分使用的涂层材料包括γ
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氧化铝，还包括氧化锆、铈锆复合氧化物以及分子筛中的至少一种，且涂层材料中γ
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氧化铝和其他物质的质量比为3
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99:1。6.权利要求1
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5任一项所述的适于处理多种VOCs的非贵金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）第一层涂层材料的配制：根据预先确定的浆液涂覆量，分别称量铈锆复合氧化物，以及氧化锆、氧化钛、分子筛当中的至少一种，按照涂层材料中铈锆复合氧化物和其他物质的质量比9
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99:1的比例混合，加入去离子水，并充分搅拌均匀，配制成第一层涂层材料；（2）第一类活性组分的加入：根据预先确定的第一类活性物质使用量，称量含有锰、钒、钨、镧、镨中至少两种活性组分的化合物，所述活性组分至少包含锰或钒中的一种，使用分散剂将包含第一类活性组分的化合物分散均匀，而后均匀滴加至步骤（1）制得的第一层涂层材料中，加入助剂调节pH值至7.0以下，并充分搅拌均匀，配制成第一层涂层浆料；（3）第一层涂层浆料的涂覆：采用球磨工艺对第一层涂层浆料进行球磨，将其颗粒度调节到D90为2
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20μm，使用定量涂覆设备将第一层涂层浆料从载体的进气方向开始涂覆，保证第一类...

【专利技术属性】
技术研发人员：柯峰，张吉泉，毛冰斌，周钧，丁薇，邵云琦，孙亮，金炜阳，王刚，岳军，贾莉伟，
申请(专利权)人：无锡威孚环保催化剂有限公司，
类型：发明
国别省市：