CN101804348B - 一种用于降解燃煤烟气中多环芳烃的催化剂 - Google Patents
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Abstract
一种用于降解燃煤烟气中多环芳烃的催化剂，属于有机废气的催化治理技术领域。其特征是以粒径为2～3.5mm的多孔γ-Al2O3微球为载体担载催化剂；催化剂的活性成分主要为贵金属Pd，其余为Ce、Pt和V，它们的摩尔比为Pd∶Ce∶Pt∶V＝1∶(0.15～0.85)∶(0.05～0.5)∶(0～0.35)；同时Pd与载体γ-Al2O3的摩尔百分比为Pd∶γ-Al2O3＝0.02～0.35％。它对燃煤烟气中多环芳烃的降解率达95％以上，适用于煤燃烧排放的多环芳烃等有机废气的治理，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于一种新材料及该材料的制备方法，具体属于有机废气的催化治理技术领域。
背景技术
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs)是指两个或两个以上的苯环以稠环形式联接形成的有机化合物。PAHs虽然在环境中含量很低，但是有很强的致癌、致畸、致突变作用，并具有生物累积性。排放到大气中的PAHs，温度降低后，会迅速冷凝或被具有高度吸附性能的细小尘埃所吸附，这些细小尘埃能长时间停留在空气中，在长距离的迁移中，几乎不降解，这使得PAHs的控制成为一个全球性的问题。此外在水相和固相中分布的PAHs会通过动植物的代谢而不断的富集，使得部分水域和土壤中PAHs的含量比较高。因此，PAHs一旦排到环境中，可以在大气、水体、土壤等环境中长久存在，对人类健康造成威胁。
煤炭在高温燃烧过程中会释放PAHs。由于我国煤炭资源丰富，在我国的能源和消费结构中，煤炭一直处于主导地位，在今后相当长的时间中，煤炭的利用仍将在我国能源结构中占据十分重要的地位。但目前仍没有很好的措施来控制煤燃烧过程中PAHs的排放。
用催化剂可以把PAHs等有机污染物催化氧化成二氧化碳和水。催化氧化法与其他控制方法相比具有很高的脱除效率，而且能同时脱除多种有机污染物。与通过喷射活性炭吸附PAHs的技术相比(该技术目前在焚烧炉尾气处理中得到广泛应用)，催化控制技术无需进行二次处理，是一种彻底的排放控制技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主要用于降解燃煤烟气中多环芳烃的催化剂，以减少燃煤烟气中PAHs的排放，消除或降低其对环境与人类健康的危害。
本发明的催化剂的特征在于：采用粒径为2～3.5mm的多孔γ-Al2O3微球为载体担载催化剂；催化剂的活性成分主要为贵金属Pd，其余为Ce、Pt和V，它们的摩尔比为Pd∶Ce∶Pt∶V＝1∶(0.15～0.85)∶(0.05～0.5)∶(0～0.35)；同时Pd与载体γ-Al2O3的摩尔百分比为Pd∶γ-Al2O3＝0.02～0.35％。
本发明的催化剂制备方法分为两步：
第一步：配制一定浓度的硝酸铈溶液，然后将载体多孔γ-Al2O3微球加入到该溶液中浸渍4～8小时，再将其于120℃的条件下干燥4～10小时，然后于马弗炉中550～850℃的条件下煅烧2～6小时，得到CeO2-Al2O3复合载体。
第二步：配制含有Pd离子、Pt离子和V离子的混合溶液，然后将CeO2-Al2O3复合载体加入到该混合溶液中浸渍12～24小时，再将其于120℃的条件下干燥4～10小时，然后于马弗炉中400～700℃的条件下煅烧2～6小时，最后再将其在氢气条件下活化，活化条件为：活化温度150～230℃，活化时间：4～8小时，制得最终催化剂产品。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)降解效率高。对多环芳烯的降解率均高达95％以上。
(2)制备简单。通过浸渍吸附实现负载，制备过程简单易行。
使用证明：本发明达到了预期的目的，对燃煤烟气中多环芳烃的降解率均达到95％以上。
具体实施方式
实施例1：
按照本发明提出的制备方法制备催化剂，其成分为Pd∶Ce∶Pt∶V＝1∶0.15∶0.15∶0；Pd与载体γ-Al2O3的摩尔百分比为Pd∶γ-Al2O3＝0.025％。设置模拟反应温度为200～400℃，反应空间速率为4000～10000h-1。对燃煤烟气中多环芳烃的降解率达到97.1％以上。
实施例2：
按照本发明提出的制备方法制备催化剂，其成分为Pd∶Ce∶Pt∶V＝1∶0.35∶0.25∶0.05；Pd与载体γ-Al2O3的摩尔百分比为Pd∶γ-Al2O3＝0.05％。设置模拟反应温度为200～400℃，反应空间速率为4000～10000h-1。对燃煤烟气中多环芳烃的降解率达到98.2％以上。
实施例3：
按照本发明提出的制备方法制备催化剂，其成分为Pd∶Ce∶Pt∶V＝1∶0.25∶0.30∶0.15；Pd与载体γ-Al2O3的摩尔百分比为Pd∶γ-Al2O3＝0.10％。设置模拟反应温度为200～400℃，反应空间速率为4000～10000h-1。对燃煤烟气中多环芳烃的降解率达到99.0％以上。
Claims (3)
1.一种用于降解燃煤烟气中多环芳烃的催化剂，其特征在于：采用粒径为2～3.5mm的多孔γ-Al2O3微球为载体担载催化剂；催化剂的活性成分主要为贵金属Pd，其余为Ce、Pt和V，它们的摩尔比为Pd∶Ce∶Pt∶V＝1∶(0.15～0.85)∶(0.05～0.5)∶(0～0.35)；同时Pd与载体γ-Al2O3的摩尔百分比为Pd∶γ-Al2O3＝0.02～0.35％。
2.如权利要求1所述的一种用于降解燃煤烟气中多环芳烃的催化剂，其制备方法分为两个步骤：
第一步的特征在于：配制一定浓度的硝酸铈溶液，然后将载体多孔γ-Al2O3微球加入到该溶液中浸渍4～8小时，再将其于120℃的条件下干燥4～10小时，然后于马弗炉中550～850℃的条件下煅烧2～6小时，得到CeO2-Al2O3复合载体；
第二步的特征在于：配制含有Pd离子、Pt离子和V离子的混合溶液，然后将CeO2-Al2O3复合载体加入到该混合溶液中浸渍12～24小时，再将其于120℃的条件下干燥4～10小时，然后于马弗炉中400～700℃的条件下煅烧2～6小时，最后再将其在氢气条件下活化，活化条件为：活化温度150～230℃，活化时间：4～8小时，制得最终催化剂产品。
3.如权利要求2所述的一种用于降解燃煤烟气中多环芳烃的催化剂，其特征在于：浸渍所用的Pd离子、Ce离子、Pt离子、V离子均为含有相应离子的盐，分别为氯化钯、硝酸铈、氯化铂、偏钒酸铵。
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