CN110639622A - 一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于有机废气催化脱除技术领域，涉及一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体及其制备方法。波纹式载体包括壳体，平板及波纹板，壳体有使废气通过的空间，平板及波纹板交替层叠于壳体内，平板及波纹板的表面均涂敷有催化剂。该波纹式载体，选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，通过成型工艺制造出多孔径具有一定规格尺寸的波纹板，将波纹板和平板组装成单元或制作成转轮形式，再进行不同活性物质浸渍，使活性成分能均匀吸附在基板上，可满足多个行业有机废气脱除；其负载催化剂后适用于大风量低浓度有机废气脱除，具有脱除效率高、比表面积大、孔隙率高、质量轻的优点，对于波纹式VOCs脱除催化剂在有机废气治理及推广应用具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于有机废气催化脱除技术领域，涉及VOCs脱除催化剂，具体涉及一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体及其制备方法。
背景技术
世界卫生组织(WHO)于1989年对挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)作了如下定义：挥发性有机物是指沸点在50℃～250℃，室温下饱和蒸汽压大于13.33Pa，易蒸发进入大气的有机化合物。工业挥发性有机物(VOCs)排放所涉及的行业众多，具有排放强度大、浓度高、污染种类多、持续时间长等特点，对局部空气质量的影响显著。
随着我国经济的发展，VOCs的污染已经成为目前我国重点城市群和重点区域大气复合污染的重要前体物之一，严重地威胁环境和人类健康。近年来，加大力度发展高效地VOCs消除技术已成为一种发展趋势。工业VOCs污染排放具有以下特点：①工业生产过程中所排放的VOCs种类多，性质差异大，组分复杂；②在大多数的行业中，工艺尾气中气态污染物往往是以混合物的形式排放，如喷涂废气中通常还有苯系物和酮类、脂类等；③不同行业或统一行业中的不同工序所排放的尾气工况条件差异很大。正是由于VOCs的组分复杂，各组分特性不同，各行业需求处理的侧重点也不同，使得每个VOCs处理厂家侧重的处理行业不一样，综合气体处理市场还很稀缺，几乎没有。
目前，工业VOCs的末端控制技术很多，可以分为两大类：回收技术和销毁技术；销毁技术是通过化学或生化反应，用热、光、催化剂或微生物等将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害小分子化合物的方法。其中，销毁技术中的催化燃烧法是目前最常用的技术之一。由于催化燃烧法的起燃温度低、处理效率高、二次污染少、安全性系数高，因此，无论从经济方面还是环保方面来说，催化燃烧技术已经在VOCs消除方面成为目前最有应用前景的方法之一。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体及其制备方法，该波纹式载体，具有脱除效率高、比表面积大、孔隙率高、质量轻等优点。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一方面，本发明提供了一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体，包括：壳体，所述壳体具有使废气通过的空间；平板及波纹板，所述平板及波纹板交替层叠于壳体内，所述平板及波纹板的表面均涂敷有催化剂；所述波纹板的波高H＝1.6～1.9mm，波长L＝3.5～4.0mm。
进一步地，所述波纹板的厚度t＝0.2±0.05mm。
进一步地，所述波纹式载体的几何比表面积为1550.5㎡/m3，孔隙率为76.6％，较传统蜂窝式VOCs脱除催化剂几何比表面积增加21.6％，孔隙率增加17.95％～21.58％，负载活性粉末后，单位体积下其重量较传统蜂窝式降低40％～50％，满足大风量低浓度有机废气脱除的要求。
进一步地，所述壳体呈立方体单元或转轮结构，通过负压浸渍设备能够使活性成分均匀吸附在基板上，以满足多个行业的有机废气脱除。
进一步地，所述波纹板选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料。
另一方面，本发明还提供了一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，具体包括如下步骤：
1)选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，采用成型液并通过成型工艺制造波纹板，将所述波纹板和平板叠装成单元，其中，成型液的配比以质量百分比计，所述成型液配比为42％～45％的甲醇、12％～15％的硅溶胶、40％～46％的水组成的混合液；
2)将所述单元进行强化常压浸渍，使平板和波纹板粘附在一起；
3)将步骤2)浸渍好的单元在烘干炉内烘干，完成整个波纹式载体的制备。
进一步地，所述步骤1)中，通过成型工艺制造波纹板，具体包括：
1.1)配制42％～45％的甲醇、12％～15％的硅溶胶、40％～46％的水组成的混合液作为成型液待用；
1.2)设置成型机烘干炉及成型辊的温度，待温度达到设定值时上料；
1.3)将玻璃纤维薄毡开卷，并向表面均匀喷入成型液，经烘干炉后喂入成型对压辊，在270℃～290℃的温度下加热成型为波纹状；
1.4)经裁断机裁成指定尺寸长度的波纹板。
进一步地，所述步骤1.2)中的成型机烘干炉及成型辊的温度为：烘干炉一段为50～180℃，二段为170～210℃；成型上辊为250～290℃，成型下辊为120～160℃。
进一步地，所述步骤2)中，将所述单元进行强化常压浸渍，具体包括：
2.1)配制60％～70％硅溶胶、10％～15％MN-5、20％-30％QC-S26的混合液作为浸渍液，搅拌30～50分钟后，打入浸渍池；
2.2)将所述单元逐一常压浸渍，浸渍完成后晾置至少30min。
进一步地，所述步骤3)中，烘干炉的温度为190℃，烘干时间为40～60min。
与现有技术相比，本发明提供的技术方案包括以下有益效果：本发明针对VOCs脱除催化剂的实现方式，通过对现有生产燃气型波纹板的成型机设备进行改造，对成型工艺、浸渍工艺进行重新研发与设计，实现生产波高H＝1.6～1.9mm，波长L＝3.5～4.0mm的波纹式载体，其比表面积为1550.5㎡/m3，较传统蜂窝式VOCs脱除催化剂几何比表面积增加21.6％，孔隙率增加17.95％～21.58％，负载活性粉末后，单位体积下其重量较传统蜂窝式降低40％～50％，满足大风量低浓度有机废气脱除的要求。
此外，壳体呈立方体单元或转轮结构，在不同活性物质浸渍后，通过负压浸渍设备能够使活性成分均匀吸附在基板上，以满足多个行业的有机废气脱除。
附图说明
图1为本发明提供的VOCs脱除催化剂用波纹式载体呈立方体单元时的结构示意图。
其中：1为壳体；2为平板；3为波纹板。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明做进一步详细描述：
实施例1：
参见图1所示，本发明提供了一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体，包括：壳体1，平板2及波纹板3，壳体1具有使废气通过的空间，平板2及波纹板3交替层叠于壳体1内，平板2及波纹板3的表面均涂敷有催化剂；波纹板3的波高H＝1.6～1.9mm，波长L＝3.5～4.0mm。
进一步地，波纹板3的厚度t＝0.2±0.05mm。
进一步地，波纹式载体的几何比表面积为1550.5㎡/m3，孔隙率为76.6％，较传统蜂窝式VOCs脱除催化剂几何比表面积增加21.6％，孔隙率增加17.95％～21.58％，负载活性粉末后，单位体积下其重量较传统蜂窝式降低40％～50％，满足大风量低浓度有机废气脱除的要求。
进一步地，壳体1呈立方体单元或转轮结构，通过负压浸渍设备能够使活性成分均匀吸附在基板上，以满足多个行业的有机废气脱除。
进一步地，波纹板3选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料。
此外，本发明还提供了一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，具体包括如下步骤：
1)选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，采用成型液并通过成型工艺制造波纹板3，将波纹板3和平板叠装成单元，按照质量百分比计算，成型液配比为42％～45％的甲醇、12％～15％的硅溶胶、40％～46％的水组成的混合液；
2)将单元进行强化常压浸渍，使平板2和波纹板3粘附在一起；
3)将步骤2)浸渍好的单元在烘干炉内烘干，完成整个波纹式载体的制备。
进一步地，步骤1)中，通过成型工艺制造波纹板3，具体包括：
1.1)配制42％～45％的甲醇、12％～15％的硅溶胶、40％～46％的水组成的混合液作为成型液待用：
1.2)设置成型机烘干炉及成型辊的温度，待温度达到设定值时上料；
1.3)将玻璃纤维薄毡开卷，并向表面均匀喷入成型液，经烘干炉后喂入成型对压辊，在270℃-290℃的温度下加热成型为波纹状；
1.4)经裁断机裁成指定尺寸长度的波纹板3。
进一步地，步骤1.2)中的成型机烘干炉及成型辊的温度为：烘干炉一段为50～180℃，二段为170～210℃；成型上辊为250～290℃，成型下辊为120～160℃。
其中，步骤1.3)中，优选地，成型液配比为43％的甲醇、12％的硅溶胶、45％的水组成的混合液；若成型波纹板较软且有大波出现，适当增加硅溶胶比例，则成型液配比为45％的甲醇、15％的硅溶胶、40％的水。
进一步地，步骤2)中，将所述单元进行强化常压浸渍，具体包括：
2.1)配制60％～70％硅溶胶、10％～15％MN-5、20％-30％QC-S26的混合液作为浸渍液，搅拌30～50分钟后，打入浸渍池；
2.2)将所述单元逐一常压浸渍，浸渍完成后晾置至少30min。
进一步地，步骤3)中，烘干炉的温度为190℃，烘干时间为40～60min。
实施例2：
本发明还提供了另一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，具体包括如下步骤：
1)选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，采用成型液并通过成型工艺制造波纹板3，将波纹板3和指定尺寸的平板叠装成单元，其中，成型液的配比以质量百分比计，由42％甲醇、12％硅溶胶、46％水组成的混合液；
2)将所述单元进行强化常压浸渍，使平板2和波纹板3粘附在一起；
3)将步骤2)浸渍好的单元在烘干炉内烘干，完成整个波纹式载体的制备。
进一步地，步骤1)中，通过成型工艺制造波纹板3，具体包括：
1.1)配制42％的甲醇、12％的硅溶胶、46％的水组成的混合液作为成型液待用；
1.2)设置成型机烘干炉及成型辊的温度，待温度达到设定值时上料；
1.3)将玻璃纤维薄毡开卷，并向表面均匀喷入成型液，经烘干炉后喂入成型对压辊，在270℃-290℃的温度下加热成型为波纹状；
1.4)经裁断机裁成指定尺寸长度的波纹板3。
进一步地，步骤1.2)中的成型机烘干炉及成型辊的温度为：烘干炉一段为50～180℃，二段为170～210℃；成型上辊为250～290℃，成型下辊为120～160℃。因材料不同，使用环境温度不同，整个成型过程中温度都是波动的，但有一个基础温度设定：一段为120℃，二段为150℃，成型上辊270℃，成型下辊为140℃。
进一步地，步骤2)中，将所述单元进行强化常压浸渍，具体包括：
2.1)配制60％硅溶胶、10％MN-5、30％QC-S26的混合液作为浸渍液，搅拌40分钟后，打入浸渍池；
2.2)将所述单元逐一常压浸渍，浸渍完成后晾置至少30min。
进一步地，步骤3)中，烘干炉的温度为190℃，烘干时间为40～60min。
实施例3：
本发明还提供了一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，具体包括如下步骤：
1)选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，采用成型液并通过成型工艺制造波纹板3，将波纹板3和指定尺寸的平板叠装成单元，其中，成型液的配比以质量百分比计，由42％的甲醇、13％的硅溶胶、45％的水组成的混合液；
2)将所述单元进行强化常压浸渍，使平板2和波纹板3粘附在一起；
3)将步骤2)浸渍好的单元在烘干炉内烘干，完成整个波纹式载体的制备。
进一步地，步骤1)中，通过成型工艺制造波纹板3，具体包括：
1.1)配制42％的甲醇、13％的硅溶胶、45％的水组成的混合液作为成型液待用；
1.2)设置成型机烘干炉及成型辊的温度，待温度达到设定值时上料；
1.3)将玻璃纤维薄毡开卷，并向表面均匀喷入成型液，经烘干炉后喂入成型对压辊，在270℃-290℃的温度下加热成型为波纹状；
1.4)经裁断机裁成指定尺寸长度的波纹板3。
进一步地，步骤1.2)中的成型机烘干炉及成型辊的温度为：烘干炉一段为50～180℃，二段为170～210℃；成型上辊为250～290℃，成型下辊为120～160℃。因材料不同，使用环境温度不同，整个成型过程中温度都是波动的，但有一个基础温度设定一段为120℃，二段为150℃，成型上辊270℃，成型下辊为140℃。
进一步地，步骤2)中，将所述单元进行强化常压浸渍，具体包括：
2.1)配制70％硅溶胶、10％MN-5、20％QC-S26的混合液作为浸渍液，搅拌40分钟后，打入浸渍池；
2.2)将所述单元逐一常压浸渍，浸渍完成后晾置至少30min。
进一步地，步骤3)中，烘干炉的温度为190℃，烘干时间为40～60min。
综上，本发明提供的这种VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，通过特有成型工艺制造出多孔径具有一定规格尺寸的波纹板，将波纹板和平板组装成单元或制作成转轮形式，再进行不同活性物质浸渍，以使活性成分能均匀吸附在平板和波纹板上，可满足多个行业有机废气脱除，完成产品性能测试和评价。本发明提供的波纹式载体，其负载催化剂后适用于大风量低浓度有机废气脱除，具有脱除效率高、比表面积大、孔隙率高、质量轻等优点，可应用于脱硝领域，对于波纹式VOCs脱除催化剂在有机废气治理及推广应用具有重要意义。
Claims (10)
1.一种VOCs脱除催化剂用波纹式载体，其特征在于，包括：壳体(1)，平板(2)及波纹板(3)，所述壳体(1)具有使废气通过的空间，所述平板(2)及波纹板(3)交替层叠于壳体(1)内，所述平板(2)及波纹板(3)的表面均涂敷有催化剂；所述波纹板(3)的波高H＝1.6～1.9mm，波长L＝3.5～4.0mm。
2.根据权利要求1所述的VOCs脱除催化剂用波纹式载体，其特征在于，所述波纹板(3)的厚度t＝0.2±0.05mm。
3.根据权利要求1所述的VOCs脱除催化剂用波纹式载体，其特征在于，所述波纹式载体的几何比表面积为1550.5㎡/m3，孔隙率为76.6％。
4.根据权利要求1所述的VOCs脱除催化剂用波纹式载体，其特征在于，所述壳体(1)呈立方体单元或转轮结构。
5.根据权利要求1所述的VOCs脱除催化剂用波纹式载体，其特征在于，所述波纹板(3)选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：
1)选用玻璃纤维薄毡作为骨架材料，采用成型液并通过成型工艺制造波纹板(3)，将所述波纹板(3)和平板(2)叠装成单元，其中，所述成型液配比以质量百分比计，所述成型液的配比为42％～45％的甲醇、12％～15％的硅溶胶、40％～46％的水组成的混合液；
2)将所述单元进行强化常压浸渍，使平板(2)和波纹板(3)粘附在一起；
3)将步骤2)浸渍好的单元在烘干炉内烘干，完成整个波纹式载体的制备。
7.根据权利要求6所述的VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中，通过成型工艺制造波纹板(3)，具体包括：
1.1)配制42％～45％的甲醇、12％～15％的硅溶胶、40％～46％的水组成的混合液作为成型液待用；
1.2)设置成型机烘干炉及成型辊的温度，待温度达到设定值时上料；
1.3)将玻璃纤维薄毡开卷，并向表面均匀喷入成型液，经烘干炉后喂入成型对压辊，在270℃～290℃的温度下加热成型为波纹状；
1.4)经裁断机裁成指定尺寸长度的波纹板(3)。
8.根据权利要求7所述的VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2)中的成型机烘干炉及成型辊的温度为：烘干炉一段为50～180℃，二段为170～210℃；成型上辊为250～290℃，成型下辊为120～160℃。
9.根据权利要求6所述的VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，其特征在于，所述步骤2)中，将所述单元进行强化常压浸渍，具体包括：
2.1)配制60％～70％硅溶胶、10％～15％MN-5、20％-30％QC-S26的混合液作为浸渍液，搅拌30～50分钟后，打入浸渍池；
2.2)将所述单元逐一常压浸渍，浸渍完成后晾置至少30min。
10.根据权利要求6所述的VOCs脱除催化剂用波纹式载体的制备方法，其特征在于，所述步骤3)中，烘干炉的温度为190℃，烘干时间为40～60min。
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