CN105107500A

CN105107500A - 用于热水器废气处理的催化剂的制备方法及其应用

Info

Publication number: CN105107500A
Application number: CN201510438530.9A
Authority: CN
Inventors: 郭秀英; 王平立; 浦琦伟; 于鹏飞; 贾莉伟
Original assignee: Wuxi Weifu Environmental Protection Catalyst Co Ltd
Current assignee: Wuxi Weifu Environmental Protection Catalyst Co Ltd
Priority date: 2015-07-23
Filing date: 2015-07-23
Publication date: 2015-12-02

Abstract

本发明涉及一种用于热水器废气处理的催化剂的制备方法及其应用，首先按质量百分数计为铝化合物20~50%、稀土复合氧化物10~40%，其余为去离子水制成浆液，然后加入贵金属溶液制成涂层浆液，将经过焙烧预处理的金属丝网载体浸泡在涂层浆液中0.5~30min，使金属丝网载体上贵金属涂覆量为0.5~4g/L，最后经过干燥焙烧制成催化剂。制得的催化剂用于热水器的热交换室中且距离排气管道的距离为1～15cm处。本发明的制备方法简单，易于操作，制备出的用于热水器废气处理的催化剂能够用于温度较高的热水器的热交换室中，具有较好的催化性能，能够有效降低热水器废气中CO、NOx的排放，制备成本低，具有较好的应用前景。

Description

用于热水器废气处理的催化剂的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及一种热水器废气处理用催化剂，属于热水器废气处理技术领域。

背景技术

热水器废气主要是CO和NOx，其中CO会致使人体中毒，严重会导致死亡，NOx危害环境，导致臭氧层空洞，进而对人类造成危害。所以如何有效降低排放，成为热水器厂家比较关注问题。其中安装催化剂是降低排放的一种有效方法。目前国内热水器所用催化剂主要安装在排气管道位置，该位置温度较低，催化剂转化率很低，处理效果差，如果要求排放达标，则需要高贵金属含量催化剂，大大增加成本。另外因为热水器排气成分中氧气含量高，导致催化剂对NOx处理效果很差。本发明就开发出一种热水器废气处理方法和催化剂，使得CO,尤其是NOx排放大大降低。本发明技术可以有效降低热水器废气排放，主要包括催化剂安装位置，催化剂，废气再利用装置。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有处理热水器废气的催化剂只能安装于温度较低的排气管中转化率较低，催化处理效果较差的问题，提供了一种制备方法简单，制备出的催化剂能够放置于热水器的热交换室中使用的用于热水器废气处理的催化剂的制备方法及其应用。

本发明采用如下技术方案：一种用于热水器废气处理的催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)浆液的制备：将铝化合物、稀土复合氧化物和去离子水制成浆液，其中铝化合物的质量百分数为20～50％，稀土复合氧化物的质量百分数为10～40％，其余为去离子水，所述浆液的固含量为10～50％，调节浆液pH值为2～6，然后将浆液置于高速剪切分散机中以100～300转/分钟的剪切速度下剪切1～2h，然后在转速为200～500转/分钟的条件下进行搅拌0.5～3h；

(2)涂层浆液的制备：根据催化剂载体的体积以及贵金属在催化剂载体上的涂覆量计算浆液中需加入的贵金属的量，将含铂、钯、铑的贵金属溶液中的一种或几种加入至浆液中，继续搅拌1～4h，即可制得含有不同贵金属的涂层浆液；

(3)催化剂载体预处理：由3～6片的片状丝网叠加制成将金属丝网载体，金属丝网载体于300～700℃马弗炉中焙烧0.5～3h，取出冷却至室温备用；

(4)涂层涂覆：将金属丝网载体浸泡在固含量为20～50％的涂层浆液中，浸泡时间为0.5～30min，取出后气枪吹扫，除掉多余的浆液，经过多次浸渍、吹扫，使载体上留下的涂层浆液为80～200g/L，金属丝网载体上贵金属涂覆量为0.5～4g/L；

(5)干燥焙烧：载体涂完浆液后放置在温度为100～150℃的烘箱中干燥30～120min，将涂层上的水分除去50～100％，然后于温度为300～700℃的马弗炉中焙烧0.5～5h。

进一步的，所述步骤(4)中金属丝网载体中的不同片状丝网能够浸泡于含不同贵金属的涂层浆液中。

进一步的，所述铝化合物主要为氧化铝，所述氧化铝为铝片、γ-Al2O3、一水铝石或氢氧化铝。

进一步的，所述稀土复合氧化物为铈锆氧化物，其中氧化铈的质量百分数为20～60％，其余成分为氧化锆。

进一步的，所述贵金属溶液为硝酸铂、硝酸钯和硝酸铑。

进一步的，所述片状丝网的目数为100～500目/平方英寸，丝径为1～5mm。

采用用于热水器废气处理的催化剂的制备方法制备出的用于热水器废气处理的催化剂的应用，其特征在于：所述催化剂用于热水器的热交换室中且距离排气管道的距离为1～15cm，所述催化剂的应用温度为100～300℃。

本发明的制备方法简单，易于操作，制备出的用于热水器废气处理的催化剂能够用于温度较高的热水器的热交换室中，具有较好的催化性能，能够有效降低热水器废气中CO、NOx的排放，制备成本低，具有较好的应用前景。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例一：

选取尺寸大小为140*80*1，目数为600目，丝网材质为0Cr₂₁Al₆的金属丝网载体6片，将金属丝网载体于600℃空气气氛下焙烧1h。

将氧化铝、稀土复合物按照每1000克浆液中含有氧化铝270g，稀土复合氧化物150g，其余为水的比例加入到去离子水中制成浆液，缓慢滴加浓度为63％的硝酸溶液调节浆液的pH值2，然后将浆液置于高速剪切分散机中以100转/分钟的剪切速度下剪切2h，然后在转速为200转/分钟的条件下进行搅拌0.5h。

取以上浆液200g，加入硝酸钯溶液11.28g，加水调节浆液固含量为30％，催化剂上面钯含量至2g/L，继续搅拌3h，即可制得涂层浆液。

将金属丝网载体浸泡在涂层浆液中，浸泡时间为0.5min，取出后用气枪吹扫，除掉多余的涂层浆液，保持在金属丝网载体上留下的浆液为133g/L。

载体涂完浆液后放置在温度为120℃的烘箱中干燥60min。将载体上的水分除去50％，接着在温度为500℃的马弗炉中焙烧0.5h。就可制得用于热水器废气处理的催化剂，该催化剂配方为单钯2g/L。焙烧过后的样品与未涂涂层前载体相比增重为40g/L。将该催化剂安装在燃烧室上端位置，进行排放测试。排放测试采用某厂生产的热水器。测试数据见下表。

实施例二：

制备催化剂中贵金属涂覆量为2g/L，其中包含包括贵金属铂、钯、铑，且铂：钯：铑的质量比为1：5：1,制备方法同实施例一，不同之处是，浆液中分别加入硝酸钯8.85g,硝酸铂1.55g/L,硝酸铑2.23g/L。将该催化剂安装在燃烧室上端位置，进行排放测试。排放测试采用某厂生产的热水器。测试数据见下表。

实施例三：

制备方式同例一，不同之处为将金属丝网载体中的三片片状丝网浸渍在含钯的浆液中,另外三片片状丝网浸渍在含铑的浆液中，然后将片状丝网组合，制备出的催化剂为两层，上层为单钯涂覆量为1.5g/L,下层单铑涂覆量为0.5g/L。将该催化剂安装在燃烧室上端位置，进行排放测试。排放测试采用某厂生产的热水器。测试数据见下表。

实施例一、实施例二和实施例三的测试结果如表1所示：

表1

项目	CO(ppm)	NOx(ppm)	温度
				实施例一	45	25	180
实施例二	150	28	145
				实施例三	11	8	170
热水器原排值	308	80	--

由表1结果可知，采用本发明的制备方法制成的催化剂在较高的温度条件下对CO和NOx的催化作用较为明显，大大降低了热水器废气中CO和NOx的含量。

实施例四：

选取尺寸大小为140*80*1，目数为600目，丝网材质为0Cr21Al6的金属丝网载体6片，将金属丝网载体300℃空气气氛下焙烧3h。

将氧化铝、稀土复合物按照每1000克浆液中含有氧化铝200g，稀土复合氧化物400g，其余为水的比例加入到去离子水中制成浆液，缓慢滴加浓度为63％的硝酸溶液调节浆液的pH值2，然后将浆液置于高速剪切分散机中以300转/分钟的剪切速度下剪切1h，然后在转速为500转/分钟的条件下进行搅拌0.5h。

取以上浆液200g,加入贵硝酸钯溶液11.28g，加水调节浆液固含量为20％，催化剂上面钯含量至2g/L，继续搅拌1h，即可制得涂层浆液。

将金属丝网载体浸泡在涂层浆液中，浸泡时间为30min，取出后用气枪吹扫，除掉多余的涂层浆液，保持在金属丝网载体上留下的浆液为80g/L。

载体涂完浆液后放置在温度为100℃的烘箱中干燥120min，将载体上的水分除去60％，接着在温度为300℃的马弗炉中焙烧5h，就可制得用于热水器废气处理的催化剂，该催化剂配方为单钯2g/L。

实施例五：

选取尺寸大小为140*80*1，目数为600目，丝网材质为0Cr21Al6的金属丝网载体6片，将金属丝网载体于700℃空气气氛下焙烧0.5h。

将氧化铝、稀土复合物按照每1000克浆液中含有氧化铝500g，稀土复合氧化物100g，其余为水的比例加入到去离子水中制成浆液，缓慢滴加浓度为63％的硝酸溶液调节浆液的pH值6，然后将浆液置于高速剪切分散机中以200转/分钟的剪切速度下剪切1h，然后在转速为300转/分钟的条件下进行搅拌1h。

取以上浆液200g,加入贵硝酸钯溶液22.56g，加水调节浆液固含量为50％，催化剂上面钯含量至2g/L，继续搅拌4h，即可制得涂层浆液。

将金属丝网载体浸泡在涂层浆液中，浸泡时间为10min，取出后用气枪吹扫，除掉多余的涂层浆液，保持在金属丝网载体上留下的浆液为200g/L。

载体涂完浆液后放置在温度为150℃的烘箱中干燥30min，将载体上的水分除去100％，接着在温度为700℃的马弗炉中焙烧1h，就可制得用于热水器废气处理的催化剂，该催化剂配方为单钯4g/L。

Claims

1.一种用于热水器废气处理的催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）浆液的制备：将铝化合物、稀土复合氧化物和去离子水制成浆液，其中铝化合物的质量百分数为20~50%，稀土复合氧化物的质量百分数为10~40%，其余为去离子水，所述浆液的固含量为10~50%，调节浆液pH值为2~6，然后将浆液置于高速剪切分散机中以100~300转/分钟的剪切速度下剪切1~2h，然后在转速为200~500转/分钟的条件下进行搅拌0.5~3h；

（2）涂层浆液的制备：根据催化剂载体的体积以及贵金属在催化剂载体上的涂覆量计算浆液中需加入的贵金属的量，将含铂、钯、铑的贵金属溶液中的一种或几种加入至浆液中，继续搅拌1~4h，即可制得含有不同贵金属的涂层浆液；

（3）催化剂载体预处理：由3~6片的片状丝网叠加制成将金属丝网载体，金属丝网载体于300~700℃马弗炉中焙烧0.5~3h，取出冷却至室温备用；

（4）涂层涂覆：将金属丝网载体浸泡在固含量为20~50%的涂层浆液中，浸泡时间为0.5~30min，取出后气枪吹扫，除掉多余的浆液，经过多次浸渍、吹扫，使载体上留下的涂层浆液为80~200g/L，金属丝网载体上贵金属涂覆量为0.5~4g/L；

（5）干燥焙烧：载体涂完浆液后放置在温度为100~150℃的烘箱中干燥30~120min，将涂层上的水分除去50~100%，然后于温度为300~700℃的马弗炉中焙烧0.5~5h。

2.如权利要求1所述的用于热水器废气处理的催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中金属丝网载体中的不同片状丝网能够浸泡于含不同贵金属的涂层浆液中。

3.如权利要求1所述的用于热水器废气处理的催化剂的制备方法，其特征在于：所述铝化合物主要为氧化铝，所述氧化铝为铝片、γ-Al₂O₃、一水铝石或氢氧化铝。

4.如权利要求1所述的用于热水器废气处理的催化剂的制备方法，其特征在于：所述稀土复合氧化物为铈锆氧化物，其中氧化铈的质量百分数为20~60%，其余成分为氧化锆。

5.如权利要求1所述的用于热水器废气处理的催化剂的制备方法，其特征在于：所述贵金属溶液为硝酸铂、硝酸钯和硝酸铑。

6.如权利要求1所述的用于热水器废气处理的催化剂的制备方法，其特征在于：所述片状丝网的目数为100~500目/平方英寸，丝径为1~5mm。

7.采用权利要求1用于热水器废气处理的催化剂的制备方法制备出的用于热水器废气处理的催化剂的应用，其特征在于：所述催化剂用于热水器的热交换室中且距离排气管道的距离为1～15cm，所述催化剂的应用温度为100~300℃。