一种催化燃烧VOC废气的Mn-Ce催化剂制造技术

本申请公开了一种催化燃烧VOC废气的Mn

【技术实现步骤摘要】
一种催化燃烧VOC废气的Mn
‑
Ce催化剂


[0001]本申请涉及废弃处理的
，尤其涉及一种催化燃烧VOC废气的Mn
‑
Ce催化剂。

技术介绍

[0002]随着国民经济的飞速发展，工业排放的VOCs有机废气引起的生态和社会问题日益严重。VOCs是形成颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的重要前体物，VOCs与其他大气污染物之间相互耦合，导致区域性环境质量恶化，灰霾、光化学烟雾等大气污染现象频发。且VOCs具有刺激性、高毒性、持久性、光化学反应性等特征，对人类和自然环境造成严重影响。
[0003]目前国内外采用的VOCs处理技术包括：吸附/吸收法、膜分离技术、冷凝法、等离子体技术、光催化技术、直接燃烧法、催化燃烧法等。其中催化燃烧法具有起燃温度低、无二次污染、脱除效率高等优点得到了广泛关注。催化燃烧技术的核心在于催化剂，一般来说常见催化剂体系包括贵金属和非贵金属催化剂。贵金属催化剂虽然活性高，但价格昂贵、高温易烧结；非贵金属催化剂原料廉价易得，且过渡金属具有多价态、电子迁移速率高、热稳定性好等优点，但活性相对贵金属较低。锰在自然界中以锰氧矿物的形式普遍存在，由于材料易得、价格低廉，锰元素的多种价态(Mn
2+
、Mn
3+
、Mn
4+
)和多变的结构(δ
‑
、α
‑
、γ
‑
、R
‑
和β
‑
MnO2)导致优异的氧化还原性能，MnO/>x
作为催化氧化反应的非均相催化剂受到了广泛的关注。复合锰氧化物的热稳定性相对于单一锰氧化物有所提高，Ce、Co、Cu、Fe等金属的掺杂可以形成固溶体，增加晶格缺陷，此外，它们与锰的强相互作用增强了氧的活化能力，促进了锰体系的氧化还原过程，从而改善催化剂的活性。
[0004]相关技术中，锰基催化剂的制备方法主要由溶胶凝胶法、共沉淀法、模板法、甘氨酸燃烧法等，然而这些制备方法要么操作复杂要么相对耗时且所制得的催化剂成品含量低。因此制备出一种低温活性高、成本较低、制备工艺简洁的锰基催化剂是当前VOCs催化燃烧中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本申请提供一种催化燃烧VOC废气的Mn
‑
Ce催化剂，能够改善催化活性。
[0006]<创立过程>
[0007]相关技术中，锰基催化剂的制备方法主要由溶胶凝胶法、共沉淀法、模板法、甘氨酸燃烧法等。其中以较为常见的溶胶凝胶法为典型代表为说明。溶胶凝胶法制备锰基催化剂已经被CN21153125352A所公开，其大致制备工艺是：A、制备锰氧化物前驱体，即将诸如硝酸锰等水溶性锰盐分散在水中并加入柠檬酸络合，再分散在水中并加入诸如氨水的碱进行凝胶反应，得到锰氧化物前驱体。B、将锰氧化物前驱从水相中分离出来并加以焙烧，焙烧温度为622℃左右。
[0008]已为业界达成共识的是，催化剂的催化活性除了和元素组成有关外，也与制备方法有着密切关联，制备方法和合成条件决定了催化剂的晶相、结构、形态、比表面积和活性
物种分布等，因此是影响催化剂的活性的至关重要的因素。
[0009]本专利技术人通过对先前的溶胶凝胶法研究发现，该方法虽然制备工艺条件易于操作且工艺较为简单，但是其对催化活性是十分有限的。经过系统实验论证发现，溶胶凝胶法的实施过程中制约催化活性的关键工序主要体现在：第一、由水溶性锰离子形成溶胶的粒径稳定性胶体粒径、分散稳定性很容易受到外界因素影响，例如酸碱环境，物料摩尔比和温度等。第二、在焙烧过程中，通常伴随着溶剂分子的逃逸，这很容易冲击固相微观结构，造成固相晶型出现无序化或不可控。
[0010]基于上述创造性地发现，本专利技术人提出了金属盐热解法，即将锰盐和掺杂金属盐进行固相分散后，再焙烧以热分解。固相分散是使得这些原料进行分子层面的渗透，之后实施的焙烧过程实质是可去除催化剂中的挥发性杂质，在表面上发生固相反应以获得一定的孔结构和比表面积，形成有利于催化剂催化活性的活性相，因此焙烧过程实际上是制备催化剂过程中的活化过程。通过这二个一步实施的历程，确保了所制得产品晶型、形态可控，从而提高了催化活性。
[0011]由此，创立了本专利技术创造。
[0012]<Mn
‑
Ce催化剂的制备>
[0013]本申请提供一种催化燃烧VOC废气的Mn
‑
Ce催化剂，其为由锰盐、金属盐和柠檬酸进行固相分散后，再焙烧所得。
[0014]应当能够理解的是，作为固相分散的可示范地实现方式，其可以是干法研磨，即将柠檬酸、锰盐、金属盐分别于玛瑙研钵中研磨至粉末状态。
[0015]<物料配比>
[0016]合适但非限制性地，所述锰盐为乙酸锰、草酸锰、碳酸锰中的至少一种。
[0017]合适但非限制性地，所述金属盐为硝酸铈、硝酸钴、硝酸镧、硝酸钐、硝酸铜、硝酸锡中的至少一种。
[0018]合适但非限制性地，所述锰盐和金属盐摩尔数总和与柠檬酸摩尔比为1:(2.5～2)。
[0019]合适但非限制性地，所述锰盐和金属盐摩尔数总和与柠檬酸摩尔比为1：1.5。
[0020]合适但非限制性地，所述锰盐和金属盐摩尔比为1：(2.25
‑
4)。
[0021]合适但非限制性地，所述锰盐和金属盐摩尔比为1：2.25。
[0022]<焙烧>
[0023]合适但非限制性地，所述焙烧温度为为422～522℃。在本申请的另一种实施例中，改变了催化剂制备过程中的焙烧温度条件，焙烧温度分别为422℃、4522℃和5222℃。尽管能够通过提高焙烧温度，提高表面酸性位点提高催化剂催化活性。但有相关研究表明催化剂的催化活性并不能随着焙烧温度的提升不断增加，甚至出现了大幅度下降的趋势。优选地，催化剂的焙烧温度在4222℃的条件下，催化剂的催化效果最好。
[0024]合适但非限制性地，所述焙烧处理的加热条件为：升温速率为2.52℃/min，升温至422
‑
522℃，到达该目标温度后继续焙烧2
‑
4小时。
[0025]<VOCs>
[0026]本文所涉及VOCs包括但不限于，烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、醛类、酯类中的一种或多种。
[0027]可参考性地，所述VOC气体的浓度为522～32222ppm。
[0028]可参考性地，所述VOC催化燃烧的反应空速为62222～962222ml
·
g
‑1·
h
‑1。
[0029]本专利技术具有如下有益效果：
[0030]1、本申请Mn
‑
Ce催化剂在较高空速、较高浓度、较低温度下实现VOC的完全催化燃烧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种催化燃烧VOC废气的Mn
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Ce催化剂，其特征在于，其为由锰盐、金属盐和柠檬酸进行固相分散后，再焙烧所得。2.根据权利要求1所述Mn
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Ce催化剂，其特征在于，所述焙烧温度为为422～522℃。3.根据权利要求1所述Mn
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Ce催化剂，其特征在于，所述锰盐为乙酸锰、草酸锰、碳酸锰中的至少一种。4.根据权利要求1所述Mn
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Ce催化剂，其特征在于，所述金属盐为硝酸铈、硝酸钴、硝酸镧、硝酸钐、硝酸铜、硝酸锡中的至少一种。5.根据权利要求1所述Mn
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Ce催化剂，其特征在于，所述锰盐和金属盐摩尔数总和与柠檬酸摩尔比为1:(2.5～2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：王祖文，郭娜，王骏星，
申请(专利权)人：武汉掌声科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：