CN110918116A - 一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂及其制备方法,包括以下重量份的原料:堇青石120~140份、PVA粘和剂5~25份、氧化铬30~50份、γ‑氧化铝12~20份、金属盐去离子水溶液150~400份、活性炭10~15份、活性金属铂5~10份、钯3~5份、铑1~3份、沸石15~25份、钛白粉20~30份、偏矾酸铵2~5份、铜锰复合物1~5份、硝酸铈1~5份、石墨15~20份、钨粉5~8份,通过将陶瓷蜂窝状干缩坯体暴露在含有抛光粉末的气流中,使其隔墙的表面粗糙化;以及在表面处理后烧结陶瓷蜂窝状干缩坯体陶瓷制备蜂窝状载体。本发明设计巧妙,成分合理,制作工艺合理,适合推广使用。
Description
技术领域
本发明涉及陶瓷蜂窝状催化剂技术领域,尤其涉及一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂及其制备方法。
背景技术
有机废气是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以内的有机化合物,其主要生产于化工和石油废气行业,石油、化工产品储罐气,印刷和油漆生产废气,萃取废气、木材干馏废气及制药厂废气等。这些易挥发性有机废气对环境造成严重污染,危害人体健康,必须要对其进行净化处理。
目前,有机废气的处理的技术路线主要为焚烧,这其中又分为直接燃烧和催化燃烧两种,但是直接燃烧所遇到的能耗高、处理不完全等问题使其在实际工程中较少采用,催化燃烧去除效率高、操作方便易行,是目前较为常用的方法。
现阶段国内外催化燃烧法所用的催化剂主要分为贵金属型与复合氧化物型两种,贵金属型催化剂由贵金属Pt、Pd等制成,此类催化剂催化活性好、寿命长;复合金属氧化物型催化剂主要是Cu、Mn等的金属氧化物,该类催化剂价格低廉,在一定条件下可达到贵金属催化剂的效果,可该类催化剂却存在耐久性差这一明显缺点,这也使得该类催化剂实际使用受到了限制。
现有的催化剂稳定性较差,在高温环境中容易分解,为此,本发明提出一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂及其制备方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点,而提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,包括以下重量份的原料:堇青石120~140份、PVA粘和剂5~25份、氧化铬30~50份、γ-氧化铝12~20份、金属盐去离子水溶液150~400份、活性炭10~15份、铝镧复合氧化物15~18份、活性金属铂5~10份、钯3~5份、铑1~3份、沸石15~25份、钛白粉20~30份、偏矾酸铵2~5份、铜锰复合物1~5份、硝酸铈1~5份、石墨15~20份、钨粉5~8份。
优选的,包括以下重量份的原料:堇青石125~135份、PVA粘和剂7~23份、氧化铬35~45份、γ-氧化铝15~18份、金属盐去离子水溶液170~380份、活性炭11~14份、铝镧复合氧化物16~17份、活性金属铂6~9份、钯3.5~4.5份、铑1.5~2.5份、沸石17~23份、钛白粉23~27份、偏矾酸铵2.5~4.5份、铜锰复合物1.5~4.5份、硝酸铈1.5~4.5份、石墨16~19份、钨粉5.5~7.5份。
优选的,包括以下重量份的原料:堇青石130份、PVA粘和剂15份、氧化铬40份、γ-氧化铝16份、金属盐去离子水溶液300份、活性炭12份、铝镧复合氧化物16.5份、活性金属铂12.5份、钯4份、铑2份、沸石20份、钛白粉25份、偏矾酸铵3.5份、铜锰复合物3份、硝酸铈3份、石墨17.5份、钨粉6.5份。
优选的,所述沸石采用ZSM-5和β-型中的一种或两种。
优选的,所述堇青石、PVA粘和和氧化铬的重量比为15~20:1:5~6。
优选的,所述γ-氧化铝、金属盐去离子水溶液、活性炭和铝镧复合氧化物的重量比为1:20~25:0.8~0.95:1.1~1.2。
优选的,所述偏矾酸铵、铜锰复合物和硝酸铈的重量比为1.05~1.1:1:1。
一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,包括以下步骤,
S1,取γ-氧化铝,摩尔浓度为0.5~20mol/L的贵金属盐去离子水溶液,将其等体积浸渍在γ-氧化铝上,再加入已经取好的去离子水中,搅拌形成悬浮液;
S2,将陶瓷原材料成形以获得陶瓷蜂窝状坯体:堇青石和PVA粘和剂充分混合,以300~400r/min的转速进行混合搅拌,得到混合物料A,加入氧化铬后继续搅拌,然后将S1中的悬浮液导入混合物料A中,充分混合后再提高反应温度为500~700℃,以400~500r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1~2h,得到混合物料B;
S3,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为600~800℃,以500~600r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1~2h,得到混合物料C;
S4,将混合物料C用蜂窝状模具制作好坯体,高温干燥陶瓷蜂窝状坯体以获得陶瓷蜂窝状干缩坯体;通过将陶瓷蜂窝状干缩坯体暴露在含有抛光粉末的气流中,使其隔墙的表面粗糙化;以及在表面处理后烧结陶瓷蜂窝状干缩坯体陶瓷制备蜂窝状载体。
优选的,所述S2中,将陶瓷原材料成形以获得陶瓷蜂窝状坯体:堇青石和PVA粘和剂充分混合,以350r/min的转速进行混合搅拌,得到混合物料A,加入氧化铬后继续搅拌,然后将S1中的悬浮液导入混合物料A中,充分混合后再提高反应温度为600℃,以450r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.5h,得到混合物料B。
优选的,所述S3中,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为700℃,以550r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.5h,得到混合物料C。
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,制备的催化剂以陶瓷蜂窝载体为骨架,内部巧妙融合了活性炭,活性炭加入后可以在催化剂的表面形成气孔,可以提高与气体的接触面积,可以使气体与催化剂充分反应,从而可以提高催化效果,在催化剂的内部加入氧化铬和钨粉,可以有效提高催化剂的耐高温性能和稳定性,提高本发明的催化剂的使用寿命,而且本发明还提出了一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为700℃,以550r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.5h,得到混合物料C,制作方法简单,本发明设计巧妙,成分合理,制作工艺合理,适合推广使用。
具体实施方式
下面将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。
实施例一
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,包括以下重量份的原料:堇青石130份、PVA粘和剂15份、氧化铬40份、γ-氧化铝16份、金属盐去离子水溶液300份、活性炭12份、铝镧复合氧化物16.5份、活性金属铂12.5份、钯4份、铑2份、沸石20份、钛白粉25份、偏矾酸铵3.5份、铜锰复合物3份、硝酸铈3份、石墨17.5份、钨粉6.5份。
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,包括以下步骤,
S1,取γ-氧化铝,摩尔浓度为0.5mol/L的贵金属盐去离子水溶液,将其等体积浸渍在γ-氧化铝上,再加入已经取好的去离子水中,搅拌形成悬浮液;
S2,将陶瓷原材料成形以获得陶瓷蜂窝状坯体:堇青石和PVA粘和剂充分混合,以300r/min的转速进行混合搅拌,得到混合物料A,加入氧化铬后继续搅拌,然后将S1中的悬浮液导入混合物料A中,充分混合后再提高反应温度为500℃,以400r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1h,得到混合物料B;
S3,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为600℃,以500r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1h,得到混合物料C;
S4,将混合物料C用蜂窝状模具制作好坯体,高温干燥陶瓷蜂窝状坯体以获得陶瓷蜂窝状干缩坯体;通过将陶瓷蜂窝状干缩坯体暴露在含有抛光粉末的气流中,使其隔墙的表面粗糙化;以及在表面处理后烧结陶瓷蜂窝状干缩坯体陶瓷制备蜂窝状载体。
实施例二
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,包括以下重量份的原料:堇青石130份、PVA粘和剂15份、氧化铬40份、γ-氧化铝16份、金属盐去离子水溶液300份、活性炭12份、铝镧复合氧化物16.5份、活性金属铂12.5份、钯4份、铑2份、沸石20份、钛白粉25份、偏矾酸铵3.5份、铜锰复合物3份、硝酸铈3份、石墨17.5份、钨粉6.5份。
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,包括以下步骤,
S1,取γ-氧化铝,摩尔浓度为5mol/L的贵金属盐去离子水溶液,将其等体积浸渍在γ-氧化铝上,再加入已经取好的去离子水中,搅拌形成悬浮液;
S2,将陶瓷原材料成形以获得陶瓷蜂窝状坯体:堇青石和PVA粘和剂充分混合,以330r/min的转速进行混合搅拌,得到混合物料A,加入氧化铬后继续搅拌,然后将S1中的悬浮液导入混合物料A中,充分混合后再提高反应温度为550℃,以430r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1~2h,得到混合物料B;
S3,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为650℃,以530r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.3h,得到混合物料C;
S4,将混合物料C用蜂窝状模具制作好坯体,高温干燥陶瓷蜂窝状坯体以获得陶瓷蜂窝状干缩坯体;通过将陶瓷蜂窝状干缩坯体暴露在含有抛光粉末的气流中,使其隔墙的表面粗糙化;以及在表面处理后烧结陶瓷蜂窝状干缩坯体陶瓷制备蜂窝状载体。
实施例三
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,包括以下重量份的原料:堇青石130份、PVA粘和剂15份、氧化铬40份、γ-氧化铝16份、金属盐去离子水溶液300份、活性炭12份、铝镧复合氧化物16.5份、活性金属铂12.5份、钯4份、铑2份、沸石20份、钛白粉25份、偏矾酸铵3.5份、铜锰复合物3份、硝酸铈3份、石墨17.5份、钨粉6.5份。
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,包括以下步骤,
S1,取γ-氧化铝,摩尔浓度为15mol/L的贵金属盐去离子水溶液,将其等体积浸渍在γ-氧化铝上,再加入已经取好的去离子水中,搅拌形成悬浮液;
S2,将陶瓷原材料成形以获得陶瓷蜂窝状坯体:堇青石和PVA粘和剂充分混合,以350r/min的转速进行混合搅拌,得到混合物料A,加入氧化铬后继续搅拌,然后将S1中的悬浮液导入混合物料A中,充分混合后再提高反应温度为600℃,以450r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.5h,得到混合物料B;
S3,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为700℃,以550r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.5h,得到混合物料C;
S4,将混合物料C用蜂窝状模具制作好坯体,高温干燥陶瓷蜂窝状坯体以获得陶瓷蜂窝状干缩坯体;通过将陶瓷蜂窝状干缩坯体暴露在含有抛光粉末的气流中,使其隔墙的表面粗糙化;以及在表面处理后烧结陶瓷蜂窝状干缩坯体陶瓷制备蜂窝状载体。
实施例四
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,包括以下重量份的原料:堇青石130份、PVA粘和剂15份、氧化铬40份、γ-氧化铝16份、金属盐去离子水溶液300份、活性炭12份、铝镧复合氧化物16.5份、活性金属铂12.5份、钯4份、铑2份、沸石20份、钛白粉25份、偏矾酸铵3.5份、铜锰复合物3份、硝酸铈3份、石墨17.5份、钨粉6.5份。
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,包括以下步骤,
S1,取γ-氧化铝,摩尔浓度为18mol/L的贵金属盐去离子水溶液,将其等体积浸渍在γ-氧化铝上,再加入已经取好的去离子水中,搅拌形成悬浮液;
S2,将陶瓷原材料成形以获得陶瓷蜂窝状坯体:堇青石和PVA粘和剂充分混合,以380r/min的转速进行混合搅拌,得到混合物料A,加入氧化铬后继续搅拌,然后将S1中的悬浮液导入混合物料A中,充分混合后再提高反应温度为680℃,以480r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.8h,得到混合物料B;
S3,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为780℃,以580r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.8h,得到混合物料C;
S4,将混合物料C用蜂窝状模具制作好坯体,高温干燥陶瓷蜂窝状坯体以获得陶瓷蜂窝状干缩坯体;通过将陶瓷蜂窝状干缩坯体暴露在含有抛光粉末的气流中,使其隔墙的表面粗糙化;以及在表面处理后烧结陶瓷蜂窝状干缩坯体陶瓷制备蜂窝状载体。
实施例五
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,包括以下重量份的原料:堇青石130份、PVA粘和剂15份、氧化铬40份、γ-氧化铝16份、金属盐去离子水溶液300份、活性炭12份、铝镧复合氧化物16.5份、活性金属铂12.5份、钯4份、铑2份、沸石20份、钛白粉25份、偏矾酸铵3.5份、铜锰复合物3份、硝酸铈3份、石墨17.5份、钨粉6.5份。
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,包括以下步骤,
S1,取γ-氧化铝,摩尔浓度为20mol/L的贵金属盐去离子水溶液,将其等体积浸渍在γ-氧化铝上,再加入已经取好的去离子水中,搅拌形成悬浮液;
S2,将陶瓷原材料成形以获得陶瓷蜂窝状坯体:堇青石和PVA粘和剂充分混合,以400r/min的转速进行混合搅拌,得到混合物料A,加入氧化铬后继续搅拌,然后将S1中的悬浮液导入混合物料A中,充分混合后再提高反应温度为700℃,以500r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为2h,得到混合物料B;
S3,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为800℃,以600r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为2h,得到混合物料C;
S4,将混合物料C用蜂窝状模具制作好坯体,高温干燥陶瓷蜂窝状坯体以获得陶瓷蜂窝状干缩坯体;通过将陶瓷蜂窝状干缩坯体暴露在含有抛光粉末的气流中,使其隔墙的表面粗糙化;以及在表面处理后烧结陶瓷蜂窝状干缩坯体陶瓷制备蜂窝状载体。
本发明提出的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,制备的催化剂以陶瓷蜂窝载体为骨架,内部巧妙融合了活性炭,活性炭加入后可以在催化剂的表面形成气孔,可以提高与气体的接触面积,可以使气体与催化剂充分反应,从而可以提高催化效果,在催化剂的内部加入氧化铬和钨粉,可以有效提高催化剂的耐高温性能和稳定性,提高本发明的催化剂的使用寿命,而且本发明还提出了一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为700℃,以550r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.5h,得到混合物料C,制作方法简单,本发明设计巧妙,成分合理,制作工艺合理,适合推广使用。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,其特征在于,包括以下重量份的原料:堇青石120~140份、PVA粘和剂5~25份、氧化铬30~50份、γ-氧化铝12~20份、金属盐去离子水溶液150~400份、活性炭10~15份、铝镧复合氧化物15~18份、活性金属铂5~10份、钯3~5份、铑1~3份、沸石15~25份、钛白粉20~30份、偏矾酸铵2~5份、铜锰复合物1~5份、硝酸铈1~5份、石墨15~20份、钨粉5~8份。
2.根据权利要求1所述的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,其特征在于,包括以下重量份的原料:堇青石125~135份、PVA粘和剂7~23份、氧化铬35~45份、γ-氧化铝15~18份、金属盐去离子水溶液170~380份、活性炭11~14份、铝镧复合氧化物16~17份、活性金属铂6~9份、钯3.5~4.5份、铑1.5~2.5份、沸石17~23份、钛白粉23~27份、偏矾酸铵2.5~4.5份、铜锰复合物1.5~4.5份、硝酸铈1.5~4.5份、石墨16~19份、钨粉5.5~7.5份。
3.根据权利要求1所述的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,其特征在于,包括以下重量份的原料:堇青石130份、PVA粘和剂15份、氧化铬40份、γ-氧化铝16份、金属盐去离子水溶液300份、活性炭12份、铝镧复合氧化物16.5份、活性金属铂12.5份、钯4份、铑2份、沸石20份、钛白粉25份、偏矾酸铵3.5份、铜锰复合物3份、硝酸铈3份、石墨17.5份、钨粉6.5份。
4.根据权利要求1所述的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,其特征在于,所述沸石采用ZSM-5和β-型中的一种或两种。
5.根据权利要求1所述的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,其特征在于,所述堇青石、PVA粘和和氧化铬的重量比为15~20:1:5~6。
6.根据权利要求1所述的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,其特征在于,所述γ-氧化铝、金属盐去离子水溶液、活性炭和铝镧复合氧化物的重量比为1:20~25:0.8~0.95:1.1~1.2。
7.根据权利要求1所述的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂,其特征在于,所述偏矾酸铵、铜锰复合物和硝酸铈的重量比为1.05~1.1:1:1。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤,
S1,取γ-氧化铝,摩尔浓度为0.5~20mol/L的贵金属盐去离子水溶液,将其等体积浸渍在γ-氧化铝上,再加入已经取好的去离子水中,搅拌形成悬浮液;
S2,将陶瓷原材料成形以获得陶瓷蜂窝状坯体:堇青石和PVA粘和剂充分混合,以300~400r/min的转速进行混合搅拌,得到混合物料A,加入氧化铬后继续搅拌,然后将S1中的悬浮液导入混合物料A中,充分混合后再提高反应温度为500~700℃,以400~500r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1~2h,得到混合物料B;
S3,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为600~800℃,以500~600r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1~2h,得到混合物料C;
S4,将混合物料C用蜂窝状模具制作好坯体,高温干燥陶瓷蜂窝状坯体以获得陶瓷蜂窝状干缩坯体;通过将陶瓷蜂窝状干缩坯体暴露在含有抛光粉末的气流中,使其隔墙的表面粗糙化;以及在表面处理后烧结陶瓷蜂窝状干缩坯体陶瓷制备蜂窝状载体。
9.根据权利要求8所述的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,其特征在于,所述S2中,将陶瓷原材料成形以获得陶瓷蜂窝状坯体:堇青石和PVA粘和剂充分混合,以350r/min的转速进行混合搅拌,得到混合物料A,加入氧化铬后继续搅拌,然后将S1中的悬浮液导入混合物料A中,充分混合后再提高反应温度为600℃,以450r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.5h,得到混合物料B。
10.根据权利要求8所述的一种净化有机废气的陶瓷蜂窝状催化剂的制备方法,其特征在于,所述S3中,将混合物料中在加入活性炭、铝镧复合氧化物、活性金属铂、钯、铑、沸石、钛白粉、偏矾酸铵、铜锰复合物、硝酸铈、石墨、钨粉,再提高反应温度为700℃,以550r/min的转速进行混合搅拌,搅拌时间为1.5h,得到混合物料C。
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