CN107970947A - 一种分解臭氧的催化剂及其制造方法 - Google Patents

一种分解臭氧的催化剂及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种分解臭氧的催化剂及其制造方法。该制造方法包括：将指定金属盐溶解于去离子水中，得到指定金属盐溶液；在捏合机中加入特定质量的活性炭、粘接剂、特定质量的指定金属盐溶液，进行捏合，得到胶泥状混合物；将胶泥状混合物加入成型机中，得到特定形状的混合物；将特定形状的混合物进行干燥，使其固化成型；将成型的特定形状的混合物进行焙烧，冷却后即得分解臭氧的催化剂。本发明的催化剂用于分解空气中存在的臭氧，解决了制备组分不能充分利用的问题，同时具有催化活性较高、稳定性较好、制备成本较低等特点。

Description

一种分解臭氧的催化剂及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种催化剂及其制造方法，特别是涉及一种分解臭氧的催化剂及其制造方法。
背景技术
低层大气中的臭氧是一种污染物，不仅对人体健康及其它生物有较大的危害，而且还是城市光化学烟雾的重要组分。中华人民共和国环境空气质量标准中规定：人们8小时处于臭氧环境中的臭氧含量二级阈值为0.08ppm(即0.16mg/m3)。因此生活环境里各种复印机、印刷机、传真机、消毒机等通过电晕放电以及高压放电产生的臭氧必须经处理后才能释放。
目前处理臭氧的方法主要有热分解法、活性炭吸附法、稀释法、电磁波辐射分解法、药液吸收法、催化分解法等。
分解臭氧的催化剂的制备大多采用浸渍法，即将载体放入浸渍液中，浸渍一段时间后取出，再进行干燥等制备工序。但在制备过程中存在制备组分浪费、制备成本较高、制备工序复杂等问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供一种分解臭氧的催化剂的制造方法，解决了制备组分不能充分利用的问题。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明提供一种分解臭氧的催化剂的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，将指定金属盐溶解于去离子水中，得到指定金属盐溶液；
步骤二，在捏合机中加入特定质量的活性炭、粘接剂、特定质量的指定金属盐溶液，进行捏合，得到胶泥状混合物；
活性炭与指定金属盐溶液的质量比为100：185到100：392；
步骤三，将胶泥状混合物加入成型机中，得到特定形状的混合物；
步骤四，将特定形状的混合物进行干燥，使其固化成型；
步骤五，将成型的特定形状的混合物进行焙烧，冷却后即得分解臭氧的催化剂。
上述制造方法中，步骤二所采用的捏合机还可用犁刀混合机、槽型混合机、卧式螺带混合机等其他可实现混合搅拌胶泥状物质的设备进行替换。上述制造方法中，步骤三中的成型机包括但不限于挤条机、压片机、造粒机、成球机等。
上述制造方法中，通过捏合机将活性炭、粘接剂、指定金属盐溶液捏合均匀，与浸渍法相比，无需进行过滤等操作，避免了溶液中指定金属盐的大量浪费，保证了制备组分的充分利用。加入的活性炭与指定金属盐溶液有特定的质量比，通过捏合可直接制得胶泥状混合物，无需进行其他调整活性炭与指定金属盐溶液的质量比的操作，有助于指定金属盐较为均匀的负载在活性炭上。同时，加入的活性炭与指定金属盐溶液有特定的质量比，有助于成型工序的进行，成型后也不容易出现碎裂等情况。
上述的制造方法中，优选的，步骤一和步骤二之间还包括以下步骤：将指定金属盐溶液在30～40℃条件下加热0.5～1h，有助于指定金属盐充分溶解于去离子水中。
上述的制造方法中，优选的，在步骤一中，指定金属盐与去离子水的质量比为100：78.5到100：575。指定金属盐与去离子水的质量比过低时，指定金属盐溶液中的指定金属盐含量过低，由于活性炭与指定金属盐溶液有特定的质量比，因此负载于活性炭上的指定金属盐含量过低，催化剂催化臭氧分解的性能较差；指定金属盐与去离子水的质量比过高时，指定金属盐溶液过于饱和，部分指定金属盐不能溶解于去离子水中，无法负载于活性炭上，不利于成型后催化剂对臭氧的吸附及分解。
上述的制造方法中，优选的，指定金属盐包括锰盐。指定金属盐选用锰盐时，催化剂的催化活性较高、稳定性较好。更优选的，指定金属盐还包括铜盐、铁盐、镍盐、钴盐中的一种或几种的组合。指定金属盐选用铜盐、铁盐、镍盐、钴盐时，选用的是普通的金属盐，制备原料简单易得，制备成本较低，催化性能同样较好。
更优选的，
锰盐包括但不限于硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、醋酸锰等；
铜盐包括但不限于硝酸铜、氯化铜、硫酸铜等；
铁盐包括但不限于硝酸铁、氯化铁、硫酸铁等；
镍盐包括但不限于硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍等；
钴盐包括但不限于硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、醋酸钴等。
更优选的，
锰盐为硝酸锰、铜盐为硝酸铜、铁盐为硝酸铁、镍盐为硝酸镍、钴盐为硝酸钴。指定金属盐选用硝酸盐时，催化剂的制备成本较低、制备过程中产生的氮氧化物易于处理。
以质量百分比计，指定金属盐各组分占比为：硝酸锰27.3％～33.7％、硝酸铜26.9％～49.8％、硝酸铁16.5％～18.1％、硝酸镍0％～17.3％、硝酸钴0％～10.4％。指定金属盐各组分占比为上述范围时，催化剂的活性较好、对臭氧的分解效果较为理想。
上述的制造方法中，优选的，在步骤二中，活性炭与粘接剂的质量比为100：2到100：10。活性炭与粘接剂的质量比过低时，粘接剂会将混合物包裹住，进而导致催化活性较低；活性炭与粘接剂的质量比过高时，混合物的强度不足，不易成型。
上述的制造方法中，优选的，在步骤二中，所述活性炭的粒径为150目～250目，有助于指定金属盐的负载，也有助于臭氧的吸附。
上述的制造方法中，优选的，在步骤二中，所述粘接剂包括但不限于羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、煤焦油、甲醛树脂等。
上述的制造方法中，优选的，在步骤四中，干燥温度为60～150℃，有助于去除催化剂中所含的水分，并在一定程度上提升催化剂的机械强度，有利于催化剂的成型。
上述的制造方法中，优选的，在步骤五中，焙烧环境为惰性气体环境，焙烧温度为200～600℃，焙烧时间为2～5h。此焙烧条件有助于去除催化剂中的结合水和挥发性物质，将其转化为本发明所需的催化成分。在此焙烧条件下，催化剂具有较大的比表面积，与臭氧的反应面积较大，催化性能较优。
上述的制造方法中，优选的，在步骤五中，焙烧的升温速率为1～5℃/min。升温速率过慢，催化剂的成型需要较长时间，耗能较大；升温速率过快，焙烧过程中会大量、快速的产生挥发性物质，导致催化剂在成型过程中容易出现碎裂等情形。
上述的制造方法中，优选的，在步骤五中，冷却的方式为自然冷却，冷却的环境为惰性气体环境。采用自然冷却的方式，降低了制备成本，简化了制备工序。在惰性气体环境下进行冷却，有效避免了由于高温氧化、燃烧等导致活性炭性能降低、再生利用率下降的问题。
针对现有技术的不足，本发明的目的之二是提供一种分解臭氧的催化剂，提高了分解臭氧的催化剂的催化效率。
为实现上述发明目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明提供一种分解臭氧的催化剂，以质量百分比计，催化剂各组分占比为：氧化锰5％～15％、氧化铜5％～10％、氧化铁2％～8％、氧化镍0％～5％、氧化钴0％～3％、活性炭59％～88％，其总和为100％。
本发明的催化剂选用适当比例的锰铜氧化物，可以将臭氧分解为无害的氧气分子。氧化铁、氧化镍、氧化钴的加入，不仅提高了锰铜氧化物的分散性，还提高了对臭氧的分解能力。活性炭载体可以将臭氧快速吸附至催化剂表面，有效的提高了催化效率。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行更进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1：
本实施例提供一种分解臭氧的催化剂的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，称取硝酸锰(Mn(NO3)2)10.3g、硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)15.2g、硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)5.1g，混合后加入去离子水132mL，搅拌条件下将其配置成盐溶液。
步骤二，称取粒径为150目的活性炭粉末87.9g，羧甲基纤维素钠1.76g。将上述活性炭粉末、羧甲基纤维素钠、盐溶液加入捏合机中，捏合1h，得到胶泥状混合物。
步骤三，将上述胶泥状混合物加入到挤条机中挤出，得到直径3mm、长度6～8cm的条状混合物。
步骤四，将步骤三的产品放在烘箱中60℃干燥5h，得到固化成型的条状混合物。
步骤五，将步骤四的产品移入马弗炉中，并在氮气保护下进行焙烧，升温速率为1℃/min，温度为200℃，焙烧时间为5h。然后在氮气条件下自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
根据本实施例的制造方法，可制得分解臭氧的催化剂，以质量百分比计，该催化剂各组分占比为：氧化锰5％、氧化铜5％、氧化铁2％、活性炭88％，其总和为100％。
在步骤一中，以质量百分比计，指定金属盐的各组分占比为：硝酸锰33.7％、硝酸铜49.8％、硝酸铁16.5％。选用特定质量比的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁，不但制备原料简单易得、制备成本较低，而且制成的催化剂对臭氧的分解效果较为理想。在步骤一中，指定金属盐与去离子水的质量比为100：431，实际操作中可观测到，硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁完全溶解于去离子水中。
在步骤二中，采用的捏合机还可用犁刀混合机、槽型混合机、卧式螺带混合机等其他可实现混合搅拌胶泥状物质的设备进行替换。在步骤二中，采用的羧甲基纤维素钠还可用羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、煤焦油、甲醛树脂等其他粘接剂进行替换。
在步骤二中，选用粒径为150目的活性炭，不仅有助于负载盐溶液中的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁，同时也有助于吸附空气中的臭氧、提高分解臭氧的效率。在步骤二中，活性炭与羧甲基纤维素钠的质量比为100：2，当羧甲基纤维素钠的使用量低于本实施例时，会导致混合物强度不足、不易成型。在步骤二中，活性炭与盐溶液的质量比为100：185，当盐溶液的使用量低于本实施例时，部分活性炭无法与盐溶液充分捏合，一方面，这将导致硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁无法均匀的负载在活性炭上，进而导致催化活性降低，另一方面，由于盐溶液使用量过低，捏合机无法将其捏合成胶泥状混合物，这不利于成型工序的顺利进行。
在步骤四中，采用的烘箱还可用红外干燥箱、微波干燥箱等其他可实现干燥催化剂的设备经行替换。在步骤四中，干燥温度为60℃，干燥时间为5h，这有助于去除催化剂中所含的水分，并在一定程度上提升催化剂的机械强度，有利于催化剂的成型。
在步骤五中，采用的马弗炉还可用厢式焙烧窑、立式焙烧窑等其他可实现焙烧催化剂的设备经行替换。在步骤五中，焙烧环境为氮气环境，温度为200℃，焙烧时间为5h，一方面，这有助于去除催化剂中的结合水和挥发性物质，将其转化为本发明所需的催化成分。另一方面，催化剂在此焙烧条件下具有较大的比表面积，与臭氧的反应面积较大，催化性能较优。在步骤五中，升温速率为1℃/min，当焙烧的升温速率低于本实施例时，催化剂的成型需要较长时间，能源的浪费较大。焙烧完成后，将焙烧后的产品置于氮气条件下进行自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
催化剂活性测试：称取1.5g采用本实施例制造方法制成的催化剂，装入固定床反应器中，入口处持续通入浓度为5ppm(即10mg/m3)的臭氧，反应温度为室温，臭氧浓度依据《中华人民共和国国家环境保护标准》(HJ504-2009)靛蓝二磺酸钠分光光度法测定。反应1小时后，测得出口处的臭氧分解率为99.8％；反应2小时后，测得出口处的臭氧分解率为98.1％；反应5小时后，测得出口处的臭氧分解率为92.2％。
实施例2：
本实施例提供一种分解臭氧的催化剂的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，称取硝酸锰(Mn(NO3)2)30.9g、硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)30.4g、硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)20.3g、六水硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)19.5g、六水硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)11.7g，混合后加入去离子水118.5mL，搅拌条件下将其配置成盐溶液。
步骤二，将上述盐溶液在搅拌下加热至30℃，保持1h，待指定金属盐完全溶解后放置冷却。
步骤三，称取粒径为250目的活性炭粉末59g，甲醛树脂5.9g。将上述活性炭粉末、甲醛树脂、盐溶液加入捏合机中，捏合2h，得到胶泥状混合物。
步骤四，将上述胶泥状混合物加入到成球机中，得到直径5-8mm的球状混合物。
步骤五，将步骤四的产品放在红外干燥箱中150℃干燥3h，得到固化成型的球状混合物。
步骤六，将步骤五的产品移入厢式焙烧窑中，并在氮气保护下进行焙烧，升温速率为5℃/min，温度为600℃，焙烧时间为2h。然后在氮气条件下自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
根据本实施例的制造方法，可制得分解臭氧的催化剂，以质量百分比计，该催化剂各组分占比为：氧化锰15％、氧化铜10％、氧化铁8％、氧化镍5％、氧化钴3％、活性炭59％，其总和为100％。
在步骤一中，以质量百分比计，指定金属盐的各组分占比为：硝酸锰27.3％、硝酸铜26.9％、硝酸铁18.1％、硝酸镍17.3％、硝酸钴10.4％。选用特定质量比的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴，不但制备原料简单易得、制备成本较低，而且制成的催化剂对臭氧的分解效果较为理想。在步骤一中，指定金属盐与去离子水的质量比为100:105，实际操作中可观测到，硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴基本溶解于去离子水中。
在步骤二中，加热有助于步骤一中的指定金属盐充分溶解于去离子水中。实际操作中可观测到，经过加热，硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴完全溶解于去离子水中。
在步骤三中，选用粒径为250目的活性炭，不仅有助于负载盐溶液中的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴，同时也有助于吸附空气中的臭氧、提高分解臭氧的效率。在步骤三中，活性炭与甲醛树脂的质量比为100：10，当甲醛树脂的使用量高于本实施例时，甲醛树脂会将混合物包裹住，进而导致催化活性降低。在步骤三中，活性炭与盐溶液的质量比为100：392，当盐溶液的使用量高于本实施例时，盐溶液的使用量过多，这将导致捏合机无法将其捏合成胶泥状混合物，不利于催化剂的成型。若进行过滤等操作，将会造成硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴的浪费。若进行其他调整活性炭与盐溶液的质量比的操作，如加热蒸发多余的盐溶液，将会造成硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴无法均匀的负载在活性炭上，进而导致催化活性降低。
在步骤五中，选用红外干燥箱进行干燥，干燥温度为150℃，干燥时间为3h，这有助于去除催化剂中所含的水分，并在一定程度上提升催化剂的机械强度，有利于催化剂的成型。
在步骤六中，选用厢式焙烧窑进行焙烧，焙烧环境为氮气环境，温度为600℃，焙烧时间为2h，一方面，这有助于去除催化剂中的结合水和挥发性物质，将其转化为本发明所需的催化成分。另一方面，催化剂在此焙烧条件下具有较大的比表面积，与臭氧的反应面积较大，催化性能较优。在步骤六中，升温速率为5℃/min，当焙烧的升温速率高于本实施例时，焙烧过程中会大量、快速的产生挥发性物质，导致催化剂在成型过程中容易出现碎裂等情形。焙烧完成后，将焙烧后的产品置于氮气条件下进行自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
催化剂活性测试：称取1.5g采用本实施例制造方法制成的催化剂，装入固定床反应器中，入口处持续通入浓度为5ppm(即10mg/m3)的臭氧，反应温度为室温，臭氧浓度依据《中华人民共和国国家环境保护标准》(HJ504-2009)靛蓝二磺酸钠分光光度法测定。反应1小时后，测得出口处的臭氧分解率为100％；反应2小时后，测得出口处的臭氧分解率为98.6％；反应5小时后，测得出口处的臭氧分解率为92.8％。
实施例3：
本实施例提供一种分解臭氧的催化剂的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，称取硝酸锰(Mn(NO3)2)30.9g、硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)30.4g、硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)20.3g、六水硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)19.5g、六水硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)11.7g，混合后加入去离子水88.6mL，搅拌条件下将其配置成盐溶液。
步骤二，将上述盐溶液在搅拌下加热至40℃，保持0.5h，待指定金属盐完全溶解后放置冷却。
步骤三，称取粒径为200目的活性炭粉末59.1g，聚乙烯醇2.96g。将上述活性炭粉末、聚乙烯醇、盐溶液加入犁刀混合机中，混合1.5h，得到胶泥状混合物。
步骤四，将上述胶泥状混合物加入到压片机中，得到直径5-8mm的压片状混合物。
步骤五，将步骤四的产品放在微波干燥箱中120℃干燥4h，得到固化成型的压片状混合物。
步骤六，将步骤五的产品移入立式焙烧窑中，并在氮气保护下进行焙烧，升温速率为2℃/min，温度为400℃，焙烧时间为2h。然后在氮气条件下自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
根据本实施例的制造方法，可制得分解臭氧的催化剂，以质量百分比计，该催化剂各组分占比为：氧化锰15％、氧化铜10％、氧化铁8％、氧化镍5％、氧化钴3％、活性炭59％，其总和为100％。
在步骤一中，以质量百分比计，指定金属盐的各组分占比为：硝酸锰27.3％、硝酸铜26.9％、硝酸铁18.1％、硝酸镍17.3％、硝酸钴10.4％。选用特定质量比的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴，不但制备原料简单易得、制备成本较低，而且制成的催化剂对臭氧的分解效果较为理想。在步骤一中，指定金属盐与去离子水的质量比为100：78.5，当去离子水的使用量低于本实施例时，盐溶液过于饱和，部分指定金属盐不能溶解于去离子水中，无法负载于活性炭上，不利于成型后催化剂对臭氧的吸附及分解。
在步骤二中，加热有助于步骤一中的指定金属盐充分溶解于去离子水中。实际操作中可观测到，硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴完全溶解于去离子水中。
在步骤三中，选用粒径为200目的活性炭，不仅有助于负载盐溶液中的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴，同时也有助于吸附空气中的臭氧、提高分解臭氧的效率。在步骤三中，活性炭与聚乙烯醇的质量比为100：5。在步骤三中，活性炭与盐溶液的质量比为100：341，选用特定质量比的活性炭与盐溶液，采用犁刀混合机混合的方式，无需进行其他调整活性炭与盐溶液的质量比的操作，一方面避免了由于过滤等操作造成硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴的浪费、保证了制备组分的充分利用，另一方面有助于硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴较为均匀的负载在活性炭上，同时有助于成型工序的顺利进行。
在步骤五中，选用微波干燥箱进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为4h，这有助于去除催化剂中所含的水分，并在一定程度上提升催化剂的机械强度，有利于催化剂的成型。
在步骤六中，选用立式焙烧窑进行焙烧，焙烧环境为氮气环境，温度为400℃，焙烧时间为2h，，升温速率为2℃/min，一方面，这有助于去除催化剂中的结合水和挥发性物质，将其转化为本发明所需的催化成分。另一方面，催化剂在此焙烧条件下具有较大的比表面积，与臭氧的反应面积较大，催化性能较优。焙烧完成后，将焙烧后的产品置于氮气条件下进行自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
催化剂活性测试：称取1.5g采用本实施例制造方法制成的催化剂，装入固定床反应器中，入口处持续通入浓度为5ppm(即10mg/m3)的臭氧，反应温度为室温，臭氧浓度依据《中华人民共和国国家环境保护标准》(HJ504-2009)靛蓝二磺酸钠分光光度法测定。反应1小时后，测得出口处的臭氧分解率为100％；反应2小时后，测得出口处的臭氧分解率为98.4％；反应5小时后，测得出口处的臭氧分解率为92.5％。
实施例4：
本实施例提供一种分解臭氧的催化剂的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，称取硝酸锰(Mn(NO3)2)10.3g、硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)15.2g、硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)5.1g，混合后加入去离子水176mL，搅拌条件下将其配置成盐溶液。
步骤二，称取粒径为200目的活性炭粉末88g，羧甲基纤维素钠4.4g。将上述活性炭粉末、羧甲基纤维素钠、盐溶液加入槽型混合机中，混合1.5h，得到胶泥状混合物。
步骤三，将上述胶泥状混合物加入到造粒机中，得到直径3mm、长度6～8mm的柱状状混合物。
步骤四，将步骤三的产品放在烘箱中120℃干燥4h，得到固化成型的柱状混合物。
步骤五，将步骤四的产品移入马弗炉中，并在氮气保护下进行焙烧，升温速率为2℃/min，温度为400℃，焙烧时间为2h。然后在氮气条件下自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
根据本实施例的制造方法，可制得分解臭氧的催化剂，以质量百分比计，该催化剂各组分占比为：氧化锰5％、氧化铜5％、氧化铁2％、活性炭88％，其总和为100％。
在步骤一中，以质量百分比计，指定金属盐的各组分占比为：硝酸锰33.7％、硝酸铜49.8％、硝酸铁16.5％。选用特定质量比的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁，不但制备原料简单易得、制备成本较低，而且制成的催化剂对臭氧的分解效果较为理想。在步骤一中，指定金属盐与去离子水的质量比为100：575，当去离子水的使用量高于本实施例时，盐溶液中的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁含量过低，进而导致负载于活性炭上的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁含量过低，催化剂催化臭氧分解的性能较差。
在步骤二中，选用粒径为200目的活性炭，不仅有助于负载盐溶液中的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁，同时也有助于吸附空气中的臭氧、提高分解臭氧的效率。在步骤二中，活性炭与羧甲基纤维素钠的质量比为100：5。在步骤二中，活性炭与盐溶液的质量比为100：235，选用特定质量比的活性炭与盐溶液，采用槽型混合机混合的方式，无需进行其他调整活性炭与盐溶液的质量比的操作，一方面避免了由于过滤等操作造成硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁的浪费、保证了制备组分的充分利用，另一方面有助于硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁较为均匀的负载在活性炭上，同时有助于成型工序的顺利进行。
在步骤四中，选用烘箱进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为4h，这有助于去除催化剂中所含的水分，并在一定程度上提升催化剂的机械强度，有利于催化剂的成型。
在步骤五中，选用马弗炉进行焙烧，焙烧环境为氮气环境，温度为400℃，焙烧时间为2h，，升温速率为2℃/min，一方面，这有助于去除催化剂中的结合水和挥发性物质，将其转化为本发明所需的催化成分。另一方面，催化剂在此焙烧条件下具有较大的比表面积，与臭氧的反应面积较大，催化性能较优。焙烧完成后，将焙烧后的产品置于氮气条件下进行自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
催化剂活性测试：称取1.5g采用本实施例制造方法制成的催化剂，装入固定床反应器中，入口处持续通入浓度为5ppm(即10mg/m3)的臭氧，反应温度为室温，臭氧浓度依据《中华人民共和国国家环境保护标准》(HJ504-2009)靛蓝二磺酸钠分光光度法测定。反应1小时后，测得出口处的臭氧分解率为99.6％；反应2小时后，测得出口处的臭氧分解率为97.9％；反应5小时后，测得出口处的臭氧分解率为92.0％。
实施例5：
本实施例提供一种分解臭氧的催化剂的制造方法，包括以下步骤：
步骤一，称取硝酸锰(Mn(NO3)2)20g、硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)22g、硝酸铁(Fe(NO3)3·9H2O)12g、六水硝酸镍(Ni(NO3)2·6H2O)10g、六水硝酸钴(Co(NO3)2·6H2O)6g，混合后加入去离子水207mL，搅拌条件下将其配置成盐溶液。
步骤二，称取粒径为200目的活性炭粉末115g，羧甲基纤维素钠5.8g。将上述活性炭粉末、羧甲基纤维素钠、盐溶液加入捏合机中，捏合1.5h，得到胶泥状混合物。
步骤三，将上述胶泥状混合物加入到挤条机中挤出，得到直径3mm、长度6～8cm的条状混合物。
步骤四，将步骤三的产品放在烘箱中120℃干燥4h，得到固化成型的条状混合物。
步骤五，将步骤四的产品移入马弗炉中，并在氮气保护下进行焙烧，升温速率为2℃/min，温度为400℃，焙烧时间为2h。然后在氮气条件下自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
根据本实施例的制造方法，可制得分解臭氧的催化剂，以质量百分比计，该催化剂各组分占比为：氧化锰6.9％、氧化铜5.1％、氧化铁3.4％、氧化镍1.8％、氧化钴1.1％、活性炭81.7％，其总和为100％。
在步骤一中，以质量百分比计，指定金属盐的各组分占比为：硝酸锰28.6％、硝酸铜31.4％、硝酸铁17.1％、硝酸镍14.3％、硝酸钴8.6％。选用特定质量比的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴，不但制备原料简单易得、制备成本较低，而且制成的催化剂对臭氧的分解效果较为理想。在步骤一中，指定金属盐与去离子水的质量比为100：296。指定金属盐与去离子水的质量比过低时，盐溶液中的盐含量过低，由于活性炭与盐溶液有特定的质量比，因此负载于活性炭上的盐含量过低，催化剂催化臭氧分解的性能较差；指定金属盐与去离子水的质量比过高时，盐溶液过于饱和，部分指定金属盐不能溶解于去离子水中，无法负载于活性炭上，不利于成型后催化剂对臭氧的吸附及分解。
在步骤二中，选用粒径为200目的活性炭，不仅有助于负载盐溶液中的硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴，同时也有助于吸附空气中的臭氧、提高分解臭氧的效率。在步骤二中，活性炭与羧甲基纤维素钠的质量比为100：5。活性炭与羧甲基纤维素钠的质量比过低时，羧甲基纤维素钠会将混合物包裹住，进而导致催化活性较低；活性炭与羧甲基纤维素钠的质量比过高时，混合物的强度不足，不易成型。在步骤二中，活性炭与盐溶液的质量比为100：241，选用特定质量比的活性炭与盐溶液，采用捏合机捏合的方式，无需进行其他调整活性炭与盐溶液的质量比的操作，一方面避免了由于过滤等操作造成硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴的浪费、保证了制备组分的充分利用，另一方面有助于硝酸锰、硝酸铜、硝酸铁、硝酸镍、硝酸钴较为均匀的负载在活性炭上，同时有助于成型工序的顺利进行。
在步骤四中，选用烘箱进行干燥，干燥温度为120℃，干燥时间为4h，这有助于去除催化剂中所含的水分，并在一定程度上提升催化剂的机械强度，有利于催化剂的成型。
在步骤五中，选用马弗炉进行焙烧，焙烧环境为氮气环境，温度为400℃，焙烧时间为2h，，升温速率为2℃/min，一方面，这有助于去除催化剂中的结合水和挥发性物质，将其转化为本发明所需的催化成分。另一方面，催化剂在此焙烧条件下具有较大的比表面积，与臭氧的反应面积较大，催化性能较优。焙烧完成后，将焙烧后的产品置于氮气条件下进行自然冷却，即得分解臭氧的催化剂。
催化剂活性测试：称取1.5g采用本实施例制造方法制成的催化剂，装入固定床反应器中，入口处持续通入浓度为5ppm(即10mg/m3)的臭氧，反应温度为室温，臭氧浓度依据《中华人民共和国国家环境保护标准》(HJ504-2009)靛蓝二磺酸钠分光光度法测定。反应1小时后，测得出口处的臭氧分解率为99.9％；反应2小时后，测得出口处的臭氧分解率为98.3％；反应5小时后，测得出口处的臭氧分解率为92.3％。
通过以上实施例可以看出，通过本发明制得的分解臭氧的催化剂，在使用量为1.5g的情况下，反应1小时后，其对臭氧的分解率在99.5％以上；反应2小时后，其对臭氧的分解率在97.8％以上；反应5小时后，其对臭氧的分解率在92.0％以上。由此可见，本发明的催化剂对臭氧的分解率非常高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变通或其他实施方式，这些变通或其他实施方式也应视为本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种分解臭氧的催化剂的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一，将指定金属盐溶解于去离子水中，得到指定金属盐溶液；
步骤二，在捏合机中加入特定质量的活性炭、粘接剂、特定质量的所述指定金属盐溶液，进行捏合，得到胶泥状混合物；
所述活性炭与所述指定金属盐溶液的质量比为100：185到100：392；
步骤三，将所述胶泥状混合物加入成型机中，得到特定形状的混合物；
步骤四，将所述特定形状的混合物进行干燥，使其固化成型；
步骤五，将成型的特定形状的混合物进行焙烧，冷却后即得分解臭氧的催化剂。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：步骤一和步骤二之间还包括以下步骤：将指定金属盐溶液在30～40℃条件下加热0.5～1h。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤一中，所述指定金属盐与所述去离子水的质量比为100：78.5到100：575。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤一中，所述指定金属盐包括锰盐。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其特征在于：所述指定金属盐还包括铜盐、铁盐、镍盐、钴盐中的一种或几种的组合。
6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于：
所述锰盐包括硝酸锰、氯化锰、硫酸锰、醋酸锰中的一种或几种的组合；
所述铜盐包括硝酸铜、氯化铜、硫酸铜中的一种或几种的组合；
所述铁盐包括硝酸铁、氯化铁、硫酸铁中的一种或几种的组合；
所述镍盐包括硝酸镍、氯化镍、硫酸镍、醋酸镍中的一种或几种的组合；
所述钴盐包括硝酸钴、氯化钴、硫酸钴、醋酸钴中的一种或几种的组合。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于：
所述锰盐为硝酸锰、所述铜盐为硝酸铜、所述铁盐为硝酸铁、所述镍盐为硝酸镍、所述钴盐为硝酸钴；
以质量百分比计，所述指定金属盐各组分占比为：硝酸锰27.3％～33.7％、硝酸铜26.9％～49.8％、硝酸铁16.5％～18.1％、硝酸镍0％～17.3％、硝酸钴0％～10.4％。
8.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤二中，所述活性炭与所述粘接剂的质量比为100：2到100：10。
9.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤二中，所述活性炭的粒径为150目～250目。
10.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤二中，所述粘接剂包括羧甲基纤维素钠、羟丙基甲基纤维素、聚乙烯醇、煤焦油、甲醛树脂中的一种或几种的组合。
11.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤四中，干燥温度为60～150℃。
12.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤五中，焙烧环境为惰性气体环境，焙烧温度为200～600℃，焙烧时间为2～5h。
13.根据权利要求12所述的制造方法，其特征在于：在步骤五中，所述焙烧的升温速率为1～5℃/min。
14.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于：在步骤五中，所述冷却的方式为自然冷却，所述冷却的环境为惰性气体环境。
15.一种分解臭氧的催化剂，其特征在于：以质量百分比计，催化剂各组分占比为：氧化锰5％～15％、氧化铜5％～10％、氧化铁2％～8％、氧化镍0％～5％、氧化钴0％～3％、活性炭59％～88％，其总和为100％。
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