CN104415757B - 一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法 - Google Patents

一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104415757B
CN104415757B CN201310381672.7A CN201310381672A CN104415757B CN 104415757 B CN104415757 B CN 104415757B CN 201310381672 A CN201310381672 A CN 201310381672A CN 104415757 B CN104415757 B CN 104415757B
Authority
CN
China
Prior art keywords
phenol
cigarette smoke
selective absorption
nanocatalyst
nitrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201310381672.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104415757A (zh
Inventor
蔡继宝
苏加坤
谭明杰
罗海涛
张悠金
方智勇
郑傲
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China Tobacco Jiangxi Industrial Co Ltd
Original Assignee
China Tobacco Jiangxi Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China Tobacco Jiangxi Industrial Co Ltd filed Critical China Tobacco Jiangxi Industrial Co Ltd
Priority to CN201310381672.7A priority Critical patent/CN104415757B/zh
Publication of CN104415757A publication Critical patent/CN104415757A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104415757B publication Critical patent/CN104415757B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法，属于纳米催化剂的制备方法这一技术领域。将硝酸铜、硝酸钴加入去离子水中，加热至80‑90℃，加入介孔材料，保温搅拌24小时后过滤，将滤饼于70℃‑150℃下干燥恒重，加入滤液再次吸附，过滤，干燥，直至滤液吸收完全；干燥后材料于150℃‑500℃下煅烧2‑6小时，冷却至室温，过筛取40‑80目颗粒即可；所述硝酸铜，硝酸钴，介孔材料的摩尔比为1:1‑5:3‑8。本发明通过在介孔固体中组装硝酸铜，硝酸钴，能够选择性地催化转化或吸附截留有害物质，同时又克服由于直接使用纳米粉体而易扬尘难以加工和易被吸入人体损害健康等缺点。

Description

一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法
技术领域
本发明属于纳米催化剂的制备方法这一技术领域，特别属于用于除去或减少烟草中有害物质的纳米催化剂这一技术领域。
背景技术
纳米科学是一门新兴科学，纳米技术是21世纪主导技术，纳米材料是21世纪的新型材料。纳米材料由于其特殊结构，具有许多与传统材料不同的物理，化学性能及其广泛的应用前景。纳米材料的一个重要应用领域就是作为催化剂。有人预计纳米颗粒催化剂在21世纪可能成为催化反应的主要角色。与一般催化剂相比，纳米颗粒催化剂由于表面活性位点增多，化学反应接触面增大，气体通过纳米材料的扩散速度成千上万倍的增加，使得催化效率大大增高。因此，纳米技术在卷烟降焦减害中应用已成为当前的一个热门研究领域。
冯守爱等人通过滤嘴中添加纳米SiO2可使卷烟主流烟气中苯酚释放量降低8.2％。李建等人采用均匀沉淀法和固相法合成纳米级的TiO2，NiO和CuO颗粒，可使苯酚的转化率达到25.3％，28.3％和27.5％。吕功煊等人应用含纳米贵重金属催化材料制作二元复合滤棒卷烟，可使烟气苯酚等有害物质有效降低。Shine等人使用Pd-Cu/Al2O3催化材料可降低卷烟焦油等有害物质。
在上述技术中，有的应用贵重金属，成本高；有的应用粉体纳米材料，易扬尘难加工。易被吸入人体造成危害。
发明内容
本发明的目的是针对上面所述缺陷，提供一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法，是一种成本低，粉尘少，对苯酚有选择性降低效果的纳米催化剂的制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案予以实现的。
一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法，依次按照以下步骤进行：将硝酸铜、硝酸钴加入去离子水中，加热至80-90℃，加入介孔材料为γ-Al2O3，保温搅拌24小时后过滤，将滤饼于70℃-150℃下干燥恒重，加入滤液再次吸附，过滤，干燥，直至滤液吸收完全；干燥后材料于150℃-500℃下煅烧2-6小时，冷却至室温，过筛取40-80目颗粒即可；所述硝酸铜，硝酸钴，介孔材料的摩尔比为1:1-5:3-8。
所述γ-Al2O3的粒径为40-80目。
优选的硝酸铜，硝酸钴，介孔材料的摩尔比为1:4:7。
优选的干燥温度为100-130℃。
优选的煅烧温度为300-350℃。
所述硝酸铜、硝酸钴与去离子水的比例为80mol:320mol:500kg。
本发明所制备的纳米催化剂，不仅比表面大，同时介孔复合体中复合氧化物是氧化还原性催化剂，其作用机理可概括为三种：选择性吸附截留，反复吸附-燃烧和选择性催化转化。
1、吸附机理：介孔复合体和被吸附物质分子之间的几何配位和静电作用决定了苯酚能否被很好地吸附。前者决定了多孔材料能否吸附苯酚，后者则可以加速这种吸附。实验中所用γ-Al2O3介孔固体是多孔材料，最可几孔径为5.637nm，苯酚分子直径为0.65-0.68nm，可全部进入或通过孔道。苯酚拥有六元环状结构，酚羟基为供电基团，使得相连的碳原子带部分负电荷，使苯酚很容易被介孔固体中的阳离子吸附。所以，当主流烟气经过介孔复合体时，烟气中的苯酚可以被很好地吸附截留，从而使主流烟气中的苯酚释放量降低。
2、吸附-燃烧机理：烟支燃烧时，燃烧的一端呈锥体状，叫燃烧锥，燃烧锥中最高温度可达900℃以上。根据其反应温度和化学变化的不同，烟支燃烧可划分为三个区段：即高温燃烧区、热解蒸馏区、低温冷凝区。随着烟支燃烧，燃烧锥不断后移。主流烟气通过烟支未燃烧部分时，烟气中苯酚经过介孔复合体就会被吸附。随着抽吸口数的增加，烟支中未燃烧的介孔复合体就会反复不断地吸附烟气中的苯酚；随着燃烧锥的后移，燃烧锥中介孔复合体上吸附的苯酚就会被燃烧，苯酚在高温下彻底燃烧，生成二氧化碳和水，从而使主流烟气中的苯酚释放量降低。其反应过程可表示如下：
3、催化氧化机理：通过直接在烟丝中接添加金属氧化物或介孔复合体可使主流烟气中的苯酚释放量降低，主要原因是其能有效地催化氧化苯酚为苯二酚。这是因为在铜钴氧化物催化剂存在下，苯酚与羟基自由基作用，生成邻苯二酚或对苯二酚，从而使主流烟气中的苯酚释放量降低。其反应过程可表示如下：
本发明与现有技术相比，通过在介孔固体中组装硝酸铜，硝酸钴，能够选择
性地催化转化或吸附截留有害物质，同时又克服由于直接使用纳米粉体而易扬尘难以加工和易被吸入人体损害健康等缺点。用本发明制成的复合滤棒卷烟烟气中的焦油降低了2.1％，烟碱降低了1.9％，一氧化碳降低了2.3％，苯并[α]芘降低了1.4％，烟草特有亚硝胺(NNN,NAT,NAB,NNK)分别降低了3.1％，3.2％，2.5％，2.0％。苯酚降低了18.27％。
附图说明
图1为介孔固体材料的电子显微镜(TEM)图谱。
图2为实施例1所制备纳米催化剂的电子显微镜(TEM)图谱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述，但本发明非限定实例如下。
本发明所制备纳米催化剂的催化活性评价是用配有流量控制的小型固定反应床，反应温度用数字温控仪控制，温度控制精度0.1℃，按照卷烟烟气中苯酚的大致比例配制标准混合气体，空速9000Ml/g/h,反应器入口和出口气体浓度利用在线气相色谱仪进行检测，用出口苯酚释放量来评价催化剂的催化活性。没有加纳米催化剂的实例为空白实例。
实施例1：在反应罐中，加入Cu(NO3)2·6H2O 80mol,Co(NO3)2·6H2O 320mol和500公斤去离子水，边搅拌边加热，加热到80℃，加入42公斤40-80目γ-Al2O3，保温搅拌24h后，过滤，将所得固体在120℃下干燥，干燥后固体再次吸附滤液，干燥，直到滤液吸附完全，干燥后得恒重固体材料，再将固体于300℃煅烧3h，冷却后过筛取40-80目颗粒，即可。
实施例2：除煅烧温度为100℃外，其余与实例1相同。
实施例3：除煅烧温度为200℃外，其余与实例1相同。
实施例4：除煅烧温度为400℃外，其余与实例1相同。
实例 苯酚释放量 煅烧温度 降低率(％)
空白实例 21.39
实例2 20.67 100 3.37
实例3 18.86 200 11.83
实例1 18.18 300 15.01
实例4 20.17 400 5.70
表1显示，当煅烧温度为300℃时，纳米催化剂降低苯酚效果最好。
实施例5：除煅烧时间为1h外，其余与实例1相同。
实施例6：除煅烧时间为2h外，其余与实例1相同。
实施例7：除煅烧时间为4h外，其余与实例1相同。
实例 苯酚释放量 煅烧温度 降低率(％)
空白实例 23.42
实例5 21.66 1 7.51
实例6 20.92 2 10.67
实例1 19.14 3 18.27
实例7 22.04 4 5.89
表2显示，当煅烧时间为3h时，纳米催化剂降低苯酚效果最好。

Claims (6)

1.一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法，其特征在于：依次按照以下步骤进行：将硝酸铜、硝酸钴加入去离子水中，加热至80-90℃，加入介孔材料为γ-Al2O3，保温搅拌24 小时后过滤，将滤饼于70℃ -150℃下干燥恒重，加入滤液再次吸附，过滤，干燥，直至滤液吸收完全；干燥后材料于150℃ -500℃下煅烧2-6 小时，冷却至室温，过筛取40-80 目颗粒即可；所述硝酸铜，硝酸钴，介孔材料的摩尔比为1:1-5:3-8。
2.根据权利要求1 所述的一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法，其特征在于：所述γ-Al2O3的粒径为40-80 目。
3.根据权利要求1 所述的一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法，其特征在于：所述硝酸铜，硝酸钴，介孔材料的摩尔比为1:4:7。
4.根据权利要求1 所述的一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法，其特征在于：所述干燥温度为100-130℃。
5.根据权利要求1 所述的一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法，其特征在于：所述煅烧温度为300-350℃。
6.根据权利要求1 所述的一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法，其特征在于：所述硝酸铜、硝酸钴与去离子水的比例为80mol:320mol:500kg。
CN201310381672.7A 2013-08-28 2013-08-28 一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法 Active CN104415757B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310381672.7A CN104415757B (zh) 2013-08-28 2013-08-28 一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310381672.7A CN104415757B (zh) 2013-08-28 2013-08-28 一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104415757A CN104415757A (zh) 2015-03-18
CN104415757B true CN104415757B (zh) 2017-10-10

Family

ID=52966536

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310381672.7A Active CN104415757B (zh) 2013-08-28 2013-08-28 一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104415757B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4474739A (en) * 1983-06-29 1984-10-02 Teledyne Industries, Inc. Method for removing gaseous pollutants in highly dilute concentrations from air at room temperatures
CN101412521A (zh) * 2008-10-29 2009-04-22 扬州大学 掺杂mcm-41型介孔分子筛的制备方法
CN101433818A (zh) * 2008-12-04 2009-05-20 南京大学 用于吸附烟草主流烟气里粒相物、焦油、苯酚和亚硝胺的介孔新材料
CN101659598A (zh) * 2008-08-29 2010-03-03 中国石油天然气股份有限公司 一种过氧化氢直接氧化苯制备苯酚的方法
CN102513099A (zh) * 2011-11-24 2012-06-27 浙江大学 一种新型介孔碳担载的金属催化剂及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4474739A (en) * 1983-06-29 1984-10-02 Teledyne Industries, Inc. Method for removing gaseous pollutants in highly dilute concentrations from air at room temperatures
CN101659598A (zh) * 2008-08-29 2010-03-03 中国石油天然气股份有限公司 一种过氧化氢直接氧化苯制备苯酚的方法
CN101412521A (zh) * 2008-10-29 2009-04-22 扬州大学 掺杂mcm-41型介孔分子筛的制备方法
CN101433818A (zh) * 2008-12-04 2009-05-20 南京大学 用于吸附烟草主流烟气里粒相物、焦油、苯酚和亚硝胺的介孔新材料
CN102513099A (zh) * 2011-11-24 2012-06-27 浙江大学 一种新型介孔碳担载的金属催化剂及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN104415757A (zh) 2015-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Duan et al. Removal of elemental mercury using large surface area micro-porous corn cob activated carbon by zinc chloride activation
Yi et al. Effects of preparation conditions for active carbon-based catalyst on catalytic hydrolysis of carbon disulfide
CN102357364A (zh) 用于烟气选择性还原脱硫的活性炭基催化剂的制备
Qin et al. Defects on activated carbon determine the dispersion of active components and thus the simultaneous removal efficiency of SO2, NOx and Hg0
Wang et al. Decomposition of hydrogen iodide via wood-based activated carbon catalysts for hydrogen production
CN102824909A (zh) 一种低温催化燃烧挥发性有机物催化剂及其制备方法
Orojlou et al. Metal oxide/TiO2 nanocomposites as efficient adsorbents for relatively high temperature H2S removal
CN106669704B (zh) 一种整体式co还原脱硝催化剂的制备方法
Rau et al. Evaluation of SO2 oxidation and fly ash filtration by an activated carbon fluidized-bed reactor: The effects of acid modification, copper addition and operating condition
Wang et al. Arsine adsorption in copper-exchanged zeolite under low temperature and micro-oxygen conditions
Wang et al. Coupling catalytic hydrolysis and oxidation on Mn/TiO2-Al2O3 for HCN removal
Wei et al. Self-template synthesis of Co3O4 nanotube for efficient Hg0 removal from flue gas
CN109420505B (zh) 一种烟气脱硫催化剂及其制备方法
Wu et al. Catalytic oxidation of formaldehyde by MnCo3MOx catalyst: effect of rare earth elements and temperature
Zhang et al. Co3O4-based catalysts derived from natural wood with hierarchical structure for elemental mercury oxidation
Wang et al. Coupling catalytic hydrolysis and oxidation on metal-modified activated carbon for HCN removal
CN107008338A (zh) 一种等离子体法制备sco脱硝催化剂的方法
Li et al. Well-dispersed CuFe doping nanoparticles with mixed valence in carbon aerogel as effective adsorbent for H2S removal at low temperature
CN104415757B (zh) 一种选择性吸附卷烟烟气中苯酚的纳米催化剂制备方法
CN106391040B (zh) 一种高效低温脱硝复合催化剂及其制备方法
JP5278874B2 (ja) ガスからの硫黄化合物除去方法、及び合成燃料製造方法
CN108435175B (zh) 一种催化氧化还原反应的改性碳基材料及其制备方法与应用
Wang et al. Derivatives of Br-doped metal-organic framework for improved acetaldehyde adsorption-photocatalytic oxidation
JP2004066009A (ja) 炭素材料及び排煙処理装置
CN113751006B (zh) 碳包覆氧化镍的纳米复合材料及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant