CN106890642B - 用于处理工业废气中苯类物质的催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于处理工业废气中苯类物质的催化剂及其制备方法，包括载体，载体上依次涂覆有第一涂层和第二涂层，第一涂层中含有贵金属Pd和贵金属Pt，第一层涂层中贵金属Pd的负载量为20~100g/ft3，第一涂层中贵金属Pt的负载量为1~20g/ft3，第二涂层中含有贵金属Pt，第二涂层中贵金属Pt的负载量为5~40g/ft3。本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的催化剂起燃温度低，转化率高，尤其适用于处理工业废气中的苯类物质。

Description

用于处理工业废气中苯类物质的催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于处理工业废气中苯类物质的催化剂及其制备方法，属于催化剂制备技术领域。
背景技术
苯类化合物主要来自染料；医药；农药；火炸药；助剂；香料等精细化学品的生产，和合成材料工业。甲苯及其苯类化合物具有剧毒：对皮肤、粘膜有刺激性，对中枢神经系统有麻醉作用；对空气、水环境及水源可造成污染，严重污染环境。
目前国内外恶臭气体治理技术主流技术为热氧化法，即利用高温燃烧、蓄热燃烧等方法对VOCs进行热氧化分解，能够比较彻底的将VOCs氧化为无害气体。鉴于气体处理的特点，需要热氧化设备能够在很短时间内将VOCs充分氧化，由于高温燃烧会产生氮氧化合物、二噁英等二次污染物，所以越来越多的热氧化设备采用了催化氧化的方式。催化剂的使用，可以大大降低反应温度，起到节约能耗和避免二次污染的作用，而催化剂在热氧化设备中起到了越来越重要的作用。常规处理工业废气中苯类催化剂主要采用贵金属Pt催化剂，价格昂贵，催化效果不令人满意。所以降低催化剂成本，降低催化剂起燃温度，提高催化活性并且提高催化剂使用寿命，是工业苯类废气催化剂呕待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有催化剂在处理工业废气中对苯类废气处理效果不好的问题，提供了一种用于处理工业废气中苯类物质的催化剂及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：一种用于处理工业废气中苯类物质的催化剂，包括载体，所述载体上依次涂覆有第一涂层和第二涂层，所述第一涂层中含有贵金属Pd和贵金属Pt，所述第一层涂层中贵金属Pd的负载量为20～100g/ft3，所述第一涂层中贵金属Pt的负载量为1～20g/ft3，所述第二涂层中含有贵金属Pt，所述第二涂层中贵金属Pt的负载量为5～40g/ft3。
进一步的，所述载体为金属蜂窝载体或陶瓷蜂窝载体，所述载体的目数为100～400目。
进一步的，所述第一涂层的涂覆量为50～200g/L。
进一步的，所述第二涂层的涂覆量为50～150g/L。
用于处理工业废气中苯类物质的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)载体处理：将载体置于550-600℃的空气气氛下焙烧1-2小时；
(2)第一涂层浆液的制备：按重量份数计将含铝化合物25-30份、铈锆复合氧化物12-15份、氧化锰4-5份、去离子水50-55份混合均匀，调节pH值至小于4，球磨浆液颗粒为8-10μm，之后搅拌1-2小时，加入贵金属Pd溶液，调节贵金属Pd含量至负载量为20-100g/ft3，搅拌0.5小时后加入贵金属Pt溶液，调节贵金属Pt含量至负载量为1～20g/ft3,继续搅拌2-3小时制成第一涂层浆液；
(3)第一涂层的涂覆：按照涂覆量为50～200g/L将第一涂层浆液涂覆在载体表面，将涂覆后的催化剂在100～150℃干燥0.5～3小时，然后将烘干的催化剂在300～700℃焙烧0.5～5小时；
(4)第二涂层浆液的制备：按重量份数计将含铝化合物18-20份、铈锆复合氧化物10-15份、氧化铈5-10份、去离子水55-65份混合均匀，使用搅拌或高速剪切分散工艺处理浆液5-6小时，加入贵金属Pt溶液，调节贵金属Pt含量至负载量为5～40g/ft3，搅拌1～2小时后加入水合肼调节pH为7～10，搅拌2～4小时制成第二层浆液；
(5)第二涂层的涂覆：按照涂覆量为50～150g/L将第二涂层浆液涂覆在第一涂层浆液上层，将涂覆后的催化剂在100～150℃干燥0.5～5小时，然后将烘干的催化剂在300～700℃焙烧0.5～8小时。
进一步的，所述含铝化合物为γ-Al2O3、一水铝石或氢氧化铝。
进一步的，所述铈锆复合氧化物中各组分按质量百分比计为：20～70％的氧化铈、20～70％的氧化锆、1～15％的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种。
本发明制备方法简单，步骤易于操作，制备得到的催化剂起燃温度低，转化率高，尤其适用于处理工业废气中的苯类物质。
附图说明
图1为本发明中制备的催化剂处理甲苯的活性图。
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：
用于处理工业废气中苯类物质的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)选定尺寸为150*150*50，目数为200目金属蜂窝载体，将金属载体置于600℃空气气氛下焙烧1小时；
(2)第一层浆液涂覆：
将氧化铝、稀土复合物按照每1000克浆液中含有氧化铝270克，稀土复合氧化物150克，氧化锰42g，其余为去离子水混合，加入浓度为63％的硝酸溶液将pH值调到＜4。球磨浆液颗粒为10μm，连续搅拌1小时，将贵金属Pd加入上述浆液中，调节贵金属Pd含量为40g/ft3，搅拌半小时之后加入贵金属Pt，调节贵金属Pt含量为5g/ft3，继续搅拌3小时，即可制得第一涂层浆液。按照150g/L的浆液涂覆量进行涂覆，涂覆完成后再120℃烘干2小时，然后于500℃焙烧1小时；
(3)第二层浆液涂覆：
将氧化铝、稀土复合物按照每1000克浆液中含有氧化铝200克，稀土复合氧化物130克，氧化铈70g，其余去离子水混合，然后使用搅拌或高速剪切分散工艺处理浆液6小时。将贵金属Pt溶液，加入上述浆液中，调节贵金属Pt含量为10g/ft3，搅拌1小时，加入水合肼调节浆液pH值为9，搅拌3小时，即可制得第二涂层浆液，按照100g/L的浆液涂覆量进行涂覆，涂覆完成后再120℃烘干2小时后500℃焙烧2小时，最后制得成品催化剂。
将实施例一制备得到的催化剂在实验室进行甲苯催化氧化活性测试，采用固定床微反应。分别测试不同空速下800ppm、1600ppm、3200ppm催化剂转化效率，活性结果见图1。
将实施例一制备得到的催化应用在某加工业顺丁橡胶制备的工业窑炉尾气处理中，主要处理苯类化合物(非甲烷碳氢)，结果如表1所示。1#为新鲜态催化剂，2#为催化剂3000小时使用后催化剂。
表1
Figure BDA0001224024270000031
由表1可知，采用本发明实施例一制备得到的催化剂在使用3000小时后仍具有较好的催化活性。
实施例二：
用于处理工业废气中苯类物质的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)选定尺寸为150*150*50，目数为200目金属蜂窝载体，将金属载体置于550℃空气气氛下焙烧1小时；
(2)第一涂层浆液的制备：将氧化铝、稀土复合物按照每1000克浆液中含有氧化铝250克，铈锆复合氧化物120克，氧化锰40g，其余为去离子水混合，加入浓度为63％的硝酸溶液将pH值调到＜4，球磨浆液颗粒为8μm，连续搅拌1小时，加入贵金属Pd溶液，调节贵金属Pd含量为20g/ft3，搅拌半小时之后加入贵金属Pt，调节贵金属Pt含量为1g/ft3，继续搅拌3小时，即可制得第一涂层浆液。按照50g/L的浆液涂覆量进行涂覆，涂覆完成后再100℃烘干3小时，然后于300℃焙烧5小时；
(3)第二层浆液涂覆：
将氧化铝、稀土复合物按照每1000克浆液中含有氧化铝180克，稀土复合氧化物100克，氧化铈50g，其余去离子水混合，然后使用搅拌或高速剪切分散工艺处理浆液6小时。加入贵金属Pt溶液，调节贵金属Pt含量为5g/ft3，搅拌1小时，加入水合肼调节浆液pH值为7，搅拌2小时，即可制得第二涂层浆液，按照50g/L的浆液涂覆量进行涂覆，涂覆完成后再100℃烘干5小时后300℃焙烧8小时，最后制得成品催化剂。
实施例三：
用于处理工业废气中苯类物质的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)选定尺寸为150*150*50，目数为200目金属蜂窝载体，将金属载体置于600℃空气气氛下焙烧2小时；
(2)第一涂层浆液的制备：将氧化铝、稀土复合物按照每1000克浆液中含有氧化铝300克，铈锆复合氧化物150克，氧化锰50g，其余为去离子水混合，加入浓度为63％的硝酸溶液将pH值调到＜4，球磨浆液颗粒为10μm，连续搅拌2小时，加入贵金属Pd溶液，调节贵金属Pd含量为100g/ft3，搅拌半小时之后加入贵金属Pt，调节贵金属Pt含量为20g/ft3，继续搅拌3小时，即可制得第一涂层浆液。按照200g/L的浆液涂覆量进行涂覆，涂覆完成后再100℃烘干3小时，然后于300℃焙烧5小时；
(3)第二层浆液涂覆：
将氧化铝、稀土复合物按照每1000克浆液中含有氧化铝200克，稀土复合氧化物150克，氧化铈100g，其余去离子水混合，然后使用搅拌或高速剪切分散工艺处理浆液6小时，加入贵金属Pt溶液，调节贵金属Pt含量为40g/ft3，搅拌2小时，加入水合肼调节浆液pH值为10，搅拌4小时，即可制得第二涂层浆液，按照150g/L的浆液涂覆量进行涂覆，涂覆完成后再100℃烘干5小时后300℃焙烧8小时，最后制得成品催化剂。

Claims (1)

1.一种用于处理工业废气中苯类物质的催化剂，其特征在于：包括载体，所述载体上依次涂覆有第一涂层和第二涂层，所述第一涂层中含有贵金属Pd和贵金属Pt，所述第一层涂层中贵金属Pd的负载量为20~100g/ft3，所述第一涂层中贵金属Pt的负载量为1~20g/ft3，所述第二涂层中含有贵金属Pt，所述第二涂层中贵金属Pt的负载量为5~40g/ft3，所述载体为金属蜂窝载体或陶瓷蜂窝载体，所述载体的目数为100~400目，所述第一涂层的涂覆量为50~200g/L，所述第二涂层的涂覆量为50~150g/L，制备方法包括如下步骤：
（1）载体处理：将载体置于550-600℃的空气气氛下焙烧1-2小时；
（2）第一涂层浆液的制备：按重量份数计将含铝化合物25-30份、铈锆复合氧化物12-15份、氧化锰4-5份、去离子水50-55份混合均匀，调节pH值至小于4，球磨浆液颗粒为8-10μm，之后搅拌1-2小时，加入贵金属Pd溶液，调节贵金属Pd含量至负载量为20-100g/ft3，搅拌0.5小时后加入贵金属Pt溶液，调节贵金属Pt含量至负载量为1~20g/ft3,继续搅拌2-3小时制成第一涂层浆液；
（3）第一涂层的涂覆：按照涂覆量为50~200g/L 将第一涂层浆液涂覆在载体表面，将涂覆后的催化剂在100~150℃干燥0.5~3小时，然后将烘干的催化剂在300~700℃焙烧0.5~5小时；
（4）第二涂层浆液的制备：按重量份数计将含铝化合物18-20份、铈锆复合氧化物10-15份、氧化铈5-10份、去离子水55-65份混合均匀，使用搅拌或高速剪切分散工艺处理浆液5-6小时，加入贵金属Pt溶液，调节贵金属Pt含量至负载量为5~40g/ft3，搅拌1~2小时后加入水合肼调节pH为7~10，搅拌2~4小时制成第二层浆液；
（5）第二涂层的涂覆：按照涂覆量为50~150g/L 将第二涂层浆液涂覆在第一涂层浆液上层，将涂覆后的催化剂在100~150℃干燥0.5~5小时，然后将烘干的催化剂在300~700℃焙烧0.5~8小时；
所述含铝化合物为γ-Al2O3、一水铝石或氢氧化铝；
所述铈锆复合氧化物中各组分按质量百分比计为：20~70%的氧化铈、20~70%的氧化锆、1~15%的La2O3、Y2O3、Pr6O11、Nd2O3中的一种或几种。
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