CN105214706A - 一种用于废气处理的催化陶瓷烧结环及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于废气净化材料技术领域，具体涉及一种用于废气处理的催化陶瓷烧结环及制备方法，所述催化陶瓷烧结环包括下述重量百分比的组分：氧化铝2～6％；二氧化钛3～4％；氧化铁3～5％；氧化锆3～4％；氧化镧4～5％；氧化铈3～6％；氧化镨2～4％；氧化锌4～5％；活性炭粉30～35％；碳化硅40～45％。本发明提出的用于废气处理的催化陶瓷烧结环催化反应效率高，废气净化效率显著。

Description

一种用于废气处理的催化陶瓷烧结环及制备方法

技术领域

本发明涉及一种对金属件喷涂、固化以及清洗喷枪过程中产生的有机废气，废旧塑料、橡胶加工过程中产生的废气等进行净化处理的催化氧化材料及其制备方法。属于废气净化材料技术领域。

背景技术

随着工业化程度的不断提高，人为产生的空气污染物所占空气总污染物的比例在不断增加、对人类自身健康的危害在不断增大。目前，排放空气污染物最多的工业部门有：石油与化学工业、冶金工业、电力工业、建筑材料工业等等，废气的排放给周围环境带来一定影响。

废气净化主要是指针对工业场所产生的工业废气诸如粉尘颗粒物、烟气烟尘、异味气体、有毒有害气体进行治理的工作。常见的废气净化有工厂烟尘废气净化、车间粉尘废气净化、有机废气净化、废气异味净化、酸碱废气净化、化工废气净化等。现有净化的方式通常有稀释扩散法、水吸收法、曝气式活性污泥脱臭法、多介质催化氧化工艺。稀释扩散法将有臭味地气体通过烟囱排至大气，或用无臭空气稀释，降低恶臭物质浓度以减少臭味，适用于处理中、低浓度的有组织排放的恶臭气体，费用低、设备简单，但易受气象条件限制，恶臭物质依然存在。水吸收法利用臭气中某些物质易溶于水的特性，使臭气成分直接与水接触，从而溶解于水达到脱臭目的，工艺简单，管理方便，但缺点是净化效率低，应与其他技术联合使用，对硫醇，脂肪酸等处理效果差。曝气式活性污泥脱臭法将恶臭物质以曝气形式分散到含活性污泥的混和液中，通过悬浮生长的微生物降解恶臭物质，适用范围广，活性污泥经过驯化后，对不超过极限负荷量的恶臭成分，去除率可达99.5％以上，但受到曝气强度的限制，该法的应用还有一定局限。多介质催化氧化工艺是通过在反应塔内装填特制的固态填料，填料内部复配多介质催化剂。当恶臭气体在引风机的作用下穿过填料层，与通过特制喷嘴呈发散雾状喷出的液相复配氧化剂在固相填料表面充分接触，并在多介质催化剂的催化作用下，恶臭气体中的污染因子被充分分解，但现有的催化剂催化反应率不高，从而导致废气净化率较低。

目前也有一些废气处理催化剂在一定的情况下取得了较好的效果，但仍存在上述的一些问题。综上所述，为解决现有技术中存在的净化不彻底等问题，目前亟需发明一种废气净化效率高的用于废气处理的催化陶瓷烧结环及制备方法。

发明内容

本发明提出一种废气净化效率高的用于废气处理的催化陶瓷烧结环及制备方法，解决了现有技术中存在的净化不彻底等问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于废气处理的催化陶瓷烧结环，包括下述重量百分比的组分：氧化铝2～6％；二氧化钛3～4％；氧化铁3～5％；氧化锆3～4％；氧化镧4～5％；氧化铈3～6％；氧化镨2～4％；氧化锌4～5％；活性炭粉30～35％；碳化硅40～45％，其制备步骤包括：

步骤一：将所述氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化锌、活性炭粉、碳化硅按配比配料，其中所述碳化硅粒度≤7微米，所述氧化铝、氧化锌、氧化铁粒径≤100纳米，所述氧化锆粒径≤90纳米，所述氧化镧、氧化铈、氧化镨粒径≤40纳米，所述二氧化钛粒径≤40纳米，将所述活性炭粉碾磨后过250-400目筛网；

步骤二：将碾磨后的所述活性炭粉以及所述氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化锌及碳化硅放在反应釜中混合搅匀制成混合原料；

步骤三：将步骤二中制得的所述混合原料通过造粒机造粒或在成型机中压制成环状，脱模后送至烘箱中烘干，成环状后将其放入高温炉中经800～1150℃下煅烧，制得成品率达95％以上的催化陶瓷烧结环。

进一步地，所述碳化硅含硅量≥92％。

所述活性炭粉的含碳量≥95％。

所述催化陶瓷烧结环的内外表面设有孔洞，所述孔洞孔径为0.5～1.5mm。

本发明具有以下的特点和有益效果：

(1)本发明提供的催化陶瓷烧结环，其组分中含有多种稀土氧化物及一些金属氧化物：氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化锌，强氧水与催化陶瓷烧结环分解产生的OH.自由基可与废气中的污染物发生链式分解反应，从而达到净化废气的目的。

(2)采用本发明制备方法制备的催化陶瓷烧结环，生产率高，成品不脆不裂，透气好，燃烧无死结，无堵塞，无过热烧结现象，并且在成本，原料来源等方面具有综合优势。

(3)采用本发明催化陶瓷烧结环产品在废气处理过程中，对金属件喷涂、固化以及清洗喷枪过程中产生的有机废气，废旧塑料、橡胶加工过程中产生的废气取得了非常满意的效果，以本发明催化陶瓷烧结环作为预处理工艺，和其他各种生化工艺组成复合工艺，可实现工业废气达标排放的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于废气处理的催化陶瓷烧结环一个实施例的结构示意图。

图中，1-催化陶瓷烧结环；2-孔洞。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1所示的用于废气处理的催化陶瓷烧结环一个实施例的结构示意图。一种用于废气处理的催化陶瓷烧结环1，包括下述重量百分比的组分：氧化铝2～6％；二氧化钛3～4％；氧化铁3～5％；氧化锆3～4％；氧化镧4～5％；氧化铈3～6％；氧化镨2～4％；氧化锌4～5％；活性炭粉30～35％；碳化硅40～45％。

上述组分中：所述碳化硅粒度≤7微米，所述氧化铝、氧化锌、氧化铁粒径≤100纳米，所述氧化锆粒径≤90纳米，所述氧化镧、氧化铈、氧化镨粒径≤40纳米，所述二氧化钛粒径≤40纳米，活性炭粉粒径250-300目。采用本发明制备方法制备的催化陶瓷烧结环1，生产率高，成品不脆不裂，透气好，燃烧无死结，无堵塞，无过热烧结现象，并且在成本，原料来源等方面具有综合优势。

活性炭粉的含碳量≥95％。活性炭是一种非常优良的吸附材料，可将某些有机化合物吸附，快速和有效地去除水质中的有害物质、臭味以及氯、氰及多种重金属离子等有害物质和脱色，使水质获得直接而迅速的改善，不仅可广泛用于化工、电子、医药、印染、食品及生活用水、工业用水、溶液过滤、吸附净化、除杂，还可用于工业废气深度净化。

所述碳化硅含硅量≥92％。碳化硅由于化学性能稳定、导热系数高、热膨胀系数小、耐磨性能好，除作磨料用外，可提高其耐磨性而延长使用寿命1～2倍；用以制成的高级耐火材料，耐热震、体积小、重量轻而强度高，节能效果好。以碳化硅为材料的催化陶瓷烧结环1的耐磨性高，使用寿命长。

氧化铝为白色球状多孔性颗粒，粒度均匀，表面光滑，机械强度大，吸湿性强，吸水后不胀不裂保持原状，具有强吸附力和催化活性，可做吸附剂和催化剂。

二氧化钛，白色固体或粉末状的两性氧化物，分子量：79.87，是一种白色无机颜料，具有无毒、最佳的不透明性、最佳白度和光亮度，钛白的粘附力强，不易起化学变化。

氧化锆是锆的主要氧化物，通常状况下为白色无臭无味晶体，难溶于水、盐酸和稀硫酸。一般常含有少量的二氧化铪。化学性质不活泼，且具有高熔点、高电阻率、高折射率和低热膨胀系数的性质，使它成为重要的耐高温材料、陶瓷绝缘材料和陶瓷遮光剂。

氧化铈是淡黄或黄褐色助粉末。密度7.13g/cm3。熔点2397℃。不溶于水和碱，微溶于酸。在2000℃温度和15Mpa压力下，可用氢还原氧化铈得到三氧化二铈，温度游离在2000℃间，压力游离在5Mpa压力时，氧化铈呈微黄略带红色，还有粉红色，其性能是做抛光材料、催化剂、催化剂载体(助剂)、紫外线吸收剂、燃料电池电解质、汽车尾气吸收剂、电子陶瓷等。

氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化锌这些氧化材料对废气中的氟、芳香族类、胺、硫化氢、酚类、醛类、酸、碱、不饱和烃类等污染物质具有很强的吸附性。在本发明中用作吸附剂和催化剂。本发明提供的催化陶瓷烧结环1，其组分中含有多种稀土氧化物及一些金属氧化物：氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化锌，强氧水与催化陶瓷烧结环1分解产生的OH.自由基可与废气中的污染物发生链式分解反应，从而达到净化废气的目的。

实施例1：

催化陶瓷烧结环1的制备步骤包括：

步骤一：将所述氧化铝3kg、二氧化钛4kg、氧化铁4kg、氧化锆4kg、氧化镧4kg、氧化铈3kg、氧化镨4kg、氧化锌4kg、活性炭粉30kg、碳化硅40kg进行配料，其中所述碳化硅粒度≤7微米，所述氧化铝、氧化锌、氧化铁粒径≤100纳米，所述氧化锆粒径≤90纳米，所述氧化镧、氧化铈、氧化镨粒径≤40纳米，所述二氧化钛粒径≤40纳米，将所述活性炭粉碾磨后过250-400目筛网；

步骤二：将碾磨后的氧化铝3kg、二氧化钛4kg、氧化铁4kg、氧化锆4kg、氧化镧4kg、氧化铈3kg、氧化镨4kg、氧化锌4kg、活性炭粉30kg、碳化硅40kg放在反应釜中混合搅匀制成混合原料；

步骤三：将步骤二中制得的混合原料通过在成型机中压制成环状，脱模后送至烘箱中烘干，成环状后将其放入高温炉中经800～1150℃下煅烧100min，制得成品率达95％以上的催化陶瓷烧结环1。

实施例2：

催化陶瓷烧结环1的制备步骤包括：

步骤一：将所述氧化铝2kg、二氧化钛3kg、氧化铁3kg、氧化锆3kg、氧化镧4kg、氧化铈3kg、氧化镨2kg、氧化锌4kg、活性炭粉35kg、碳化硅41kg进行配料，其中所述碳化硅粒度≤7微米，所述氧化铝、氧化锌、氧化铁粒径≤100纳米，所述氧化锆粒径≤90纳米，所述氧化镧、氧化铈、氧化镨粒径≤40纳米，所述二氧化钛粒径≤40纳米，将所述活性炭粉碾磨后过250-400目筛网；

步骤二：将碾磨后的氧化铝2kg、二氧化钛3kg、氧化铁3kg、氧化锆3kg、氧化镧4kg、氧化铈3kg、氧化镨2kg、氧化锌4kg、活性炭粉35kg、碳化硅41kg放在反应釜中混合搅匀制成混合原料；

步骤三：将步骤二中制得的混合原料通过在成型机中压制成环状，脱模后送至烘箱中烘干，成环状后将其放入高温炉中经800～1150℃下煅烧100min，制得成品率达95％以上的催化陶瓷烧结环1。

所述催化陶瓷烧结环1的内外表面设有孔洞2，所述孔洞2孔径为0.5～1.5mm。

本发明催化陶瓷烧结环1产品在废气处理过程中，对金属件喷涂、固化以及清洗喷枪过程中产生的有机废气，废旧塑料、橡胶加工过程中产生的废气取得了非常满意的效果，以本发明催化陶瓷烧结环1作为预处理工艺，和其他各种生化工艺组成复合工艺，可实现工业废气达标排放的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于废气处理的催化陶瓷烧结环，其特征在于，包括下述重量百分比的组分：氧化铝2～6％；二氧化钛3～4％；氧化铁3～5％；氧化锆3～4％；氧化镧4～5％；氧化铈3～6％；氧化镨2～4％；氧化锌4～5％；活性炭粉30～35％；碳化硅40～45％，其制备步骤包括：

步骤一：将所述氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化锌、活性炭粉、碳化硅按配比配料，其中所述碳化硅粒度≤7微米，所述氧化铝、氧化锌、氧化铁粒径≤100纳米，所述氧化锆粒径≤90纳米，所述氧化镧、氧化铈、氧化镨粒径≤40纳米，所述二氧化钛粒径≤40纳米，将所述活性炭粉碾磨后过250-400目筛网；

步骤二：将碾磨后的所述活性炭粉以及所述氧化铝、二氧化钛、氧化铁、氧化锆、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化锌及碳化硅放在反应釜中混合搅匀制成混合原料；

步骤三：将步骤二中制得的所述混合原料通过在成型机中压制成环状，脱模后送至烘箱中烘干，烘干后将其放入高温炉中经800～1150℃下煅烧，制得成品率达95％以上的催化陶瓷烧结环。

2.根据权利要求1所述的用于废气处理的催化陶瓷烧结环，其特征在于，所述碳化硅含硅量≥92％。

3.根据权利要求1所述的用于废气处理的催化陶瓷烧结环，其特征在于，所述活性炭粉的含碳量≥95％。

4.根据权利要求4所述的用于废气处理的催化陶瓷烧结环，其特征在于，所述催化陶瓷烧结环的内外表面设有孔洞，所述孔洞孔径为0.5～1.5mm。