CN114534796A - 一种微波紫外废气处理催化剂及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种微波紫外废气处理催化剂及其制作方法，属于废气处理催化剂技术领域，其中微波紫外废气处理催化剂包括：催化剂基体和覆盖层；其中，所述覆盖层附着在所述催化剂基体的表面，所述覆盖层包括吸收微波颗粒和催化剂颗粒以浆液的形式进行搅拌和灼烧后形成的层。也就是说，使用该微波紫外废气处理催化剂的废气处理效率远远高于无催化剂时的废气处理效率，并且工艺简单易实现。

Description

一种微波紫外废气处理催化剂及其制作方法
技术领域
本发明属于废气处理催化剂技术领域，涉及但不限于一种微波紫外废气处理催化剂及其制作方法。
背景技术
随着人类生产和生活水平的提高，产生的废气也随之变得多样化。因此，如何对废气进行高效率处理越来越受到人们的关注。
现有微波紫外废气处理方法中，通过在进气口、出气口位置设置催化剂圆筒的方式，实现采用微波、紫外线和光触媒三者配合对有机废气分子有效分解。
然而，现有微波紫外废气处理方法只是加入了催化剂圆筒，不能满足微波和紫外的环境要求，从而导致微波紫外废气处理的效率并不高。
发明内容
本发明的目的在于，针对上述现有微波紫外废气处理方法在处理废气过程中存在的不足，提供一种微波紫外废气处理催化剂及其制作方法，以解决现有微波紫外废气处理方法中使用的催化剂圆筒不能满足微波和紫外的环境要求而导致的微波紫外废气处理的效率并不高的问题。
为实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：
第一方面，本发明提供了一种微波紫外废气处理催化剂，包括：催化剂基体和覆盖层；其中，所述覆盖层附着在所述催化剂基体的表面，所述覆盖层包括吸收微波颗粒和催化剂颗粒以浆液的形式进行搅拌和灼烧后形成的层。
可选的，所述催化剂基体为不吸收微波、不反射微波且不吸收紫外、可透过紫外光的紫外窗口材料，且所述催化剂基体由金属、陶瓷和/或有机材料制成。
可选的，所述催化剂基体为高纯石英短管时，所述催化剂基体为多层排列且错位设置，每一层排放多个所述高纯石英短管。
可选的，所述每一层排放多个所述高纯石英短管形成排状时，多排错位叠加后形成所述催化剂基体。
可选的，所述催化剂颗粒包括金属氧化物颗粒和/或纳米颗粒，且所述催化剂颗粒的粒径为0.1-1000um。
可选的，所述吸收微波颗粒包括碳化硅颗粒、氧化铜颗粒、氧化铁颗粒和/或氧化锰颗粒，且所述吸收微波颗粒的粒径为2nm-100nm。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的微波紫外废气处理催化剂的制作方法，所述方法包括：
确定紫外材料基体、吸收微波颗粒以及催化剂颗粒；
将所述紫外材料基体处理为催化剂基体；
利用所述吸收微波颗粒和所述催化剂颗粒，形成覆盖层；
将所述覆盖层和所述催化剂基体处理为微波紫外废气处理催化剂。
可选的，所述将所述紫外材料基体处理为催化剂基体，包括：
对所述紫外材料基体依次进行非均匀腐蚀处理、超声波清洗处理和烘干处理后，形成催化剂基体。
可选的，所述利用所述吸收微波颗粒和所述催化剂颗粒，形成覆盖层，包括：
将所述催化剂颗粒处理为催化剂粘稠液；
将所述吸收微波颗粒放置于所述催化剂粘稠液中后再进行烘干和烧结处理，形成覆盖层。
可选的，所述将所述覆盖层和所述催化剂基体处理为微波紫外废气处理催化剂，包括：
将所述覆盖层处理为催化剂稀疏液；
将所述催化剂基体置于所述催化剂稀疏液后再进行搅拌处理和灼烧处理，形成微波紫外废气处理催化剂。
本发明的有益效果是：本发明中的一种微波紫外废气处理催化剂及其制作方法，其中微波紫外废气处理催化剂包括：催化剂基体和覆盖层；其中，所述覆盖层附着在所述催化剂基体的表面，所述覆盖层包括吸收微波颗粒和催化剂颗粒以浆液的形式进行搅拌和灼烧后形成的层。也就是说，使用该微波紫外废气处理催化剂的废气处理效率远远高于无催化剂时的废气处理效率，并且工艺简单易实现。本发明提供的微波紫外废气处理催化剂的制作方法，包括：确定紫外材料基体、吸收微波颗粒以及催化剂颗粒；将所述紫外材料基体处理为催化剂基体；利用所述吸收微波颗粒和所述催化剂颗粒，形成覆盖层；将所述覆盖层和所述催化剂基体处理为微波紫外废气处理催化剂。也就是说，使用本发明方法制作微波紫外废气处理催化剂的过程简单易操作，并且原料简单，能耗低，使用微波紫外废气处理催化剂能够大大微波和紫外的反应效率，大大提高了基于微波紫外处理废气的处理效率，也大大提高了基于微波紫外处理废气的高效性和可靠性，从而也大大提高了基于微波紫外处理废气的高效性和可靠性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。
图1为本发明另一实施例提供的微波紫外废气处理催化剂的制作方法流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
首先对本发明所涉及的名词进行解释：
超声波：超声波是一种频率高于20000Hz(赫兹)的声波，它的方向性好，反射能力强，易于获得较集中的声能，在水中传播距离比空气中远，可用于测距、测速、清洗、焊接、碎石、杀菌消毒等。在医学、军事、工业、农业上有很多的应用。超声波因其频率下限超过人的听觉上限而得名。
微波紫外处理废气：指的是将无极紫外灯置于微波场环境下，激发无极紫外灯产生185nm和254nm的紫外光，185nm的紫外光产生646.4(kJ/mol)的摩尔光子能量以及254nm的紫外光产生470.8(kJ/mol)的摩尔光子能量对废气中的有害物质进行断键，从而将废气中的有害物质转变为无害物质。
微波吸收材料：微波吸收材料(microwave absorbing material)是一种能吸收微波、电磁能而反射与散射较小的材料。又称雷达吸收材料(radar absorbing material)或雷达隐身材料(radar stealth material)。吸收微波的基本原理是通过某种物理作用机制将微波能转化为其他形式运动的能量，并通过该运动的耗散作用而转化为热能。微波激发的一切形式的有耗运动皆可成为吸收机制。常见的机制有电感应、磁感应、电磁感应，以及电磁散射等。实际应用的微波吸收材料常常可能有多种机制起作用。
图1为本发明另一实施例提供的微波紫外废气处理催化剂的制作方法流程示意图。以下将结合图1，对本发明实施例所提供的微波紫外废气处理催化剂及其制作方法进行详细说明。
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。
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
催化剂添加在微波和紫外系统中，微波系统中加入催化剂时，因此首先要要考虑几个方面的问题，即微波吸收、紫外透过(吸收)、风阻、处理过程中结焦等问题。传统的催化剂和载体都不能满足微波和紫外环境要求。因此，结合传统催化剂存在的不足，本发明的实施例提供的微波紫外废气处理催化剂可以包括：催化剂基体和覆盖层。
其中，覆盖层可以附着在催化剂基体的表面，覆盖层可以包括吸收微波颗粒和催化剂颗粒以浆液的形式进行搅拌和灼烧后形成的层。
本发明实施例中，催化剂基体可以为不吸收微波、不反射微波且不吸收紫外、可透过紫外光的紫外窗口材料，且催化剂基体可以由金属、陶瓷和/或有机材料制成。
可选的，金属可以包括不锈钢金属，陶瓷可以包括氧化铝、氮化硅等，有机材料可以包括聚四氟乙烯。
本发明实施例中，当催化剂基体为高纯石英短管时，催化剂基体可以为多层排列且错位设置，每一层可以排放多个高纯石英短管。
需要说明的是，催化剂基体可以为载体，由于载体吸收微波时，微波通不过且微波能量被吸收后会影响反应效率。因此，该载体不能吸收微波、不能吸收和阻挡紫外光、不吸收紫外且要透过紫外：也即使用不吸收和不反射微波的紫外窗口材料制作载体，如高纯石英玻璃。
本发明实施例中，催化剂基体不能造成过大风阻，因为风阻过大不利于气体通过且要不利于结焦，因此催化剂基体的表面要光滑，从而，催化剂基体可以使用高纯石英管，高纯石英管可以顺着气流方向排进且为短管，并且，高纯石英管为多层排列方式。
本发明实施例中，每一层排放多个高纯石英短管形成排状时，多排错位叠加后可以形成催化剂基体。
本发明实施例中，催化剂颗粒可以包括金属氧化物颗粒和/或纳米颗粒，且催化剂颗粒的粒径可以为0.1-1000um。
可选的，催化剂基体为多排错位叠加的高纯石英短管时，催化剂颗粒可以附着在催化剂基体的内表面和外表面上。
本发明实施例中，吸收微波颗粒可以包括碳化硅颗粒、氧化铜颗粒、氧化铁颗粒和/或氧化锰颗粒，且吸收微波颗粒的粒径可以为2nm-100nm。
需要说明的是，微波紫外废气处理催化剂的形状可以为板状、柱状、筒状或者管状等等，优选为管状，不容易结焦。
本发明提供了一种微波紫外废气处理催化剂及其制作方法，其中微波紫外废气处理催化剂包括：催化剂基体和覆盖层；其中，所述覆盖层附着在所述催化剂基体的表面，所述覆盖层包括吸收微波颗粒和催化剂颗粒以浆液的形式进行搅拌和灼烧后形成的层。也就是说，使用该微波紫外废气处理催化剂的废气处理效率远远高于无催化剂时的废气处理效率，并且工艺简单易实现。
在一种可行的实施例中，本发明还提供了一种如前述实施例所述的微波紫外废气处理催化剂的制作方法，如图1所示为微波紫外废气处理催化剂的制作方法流程示意图，下面结合图1，对该方法包括的步骤进行具体介绍。
步骤S101、确定紫外材料基体、吸收微波颗粒以及催化剂颗粒。
具体的，紫外材料基体可以为不吸收微波材料制成的短管，比如石英短管，石英短管的数量可以为多个且整齐排列为排状，比如蜂窝状，多排进行叠加形成一定厚度；催化剂颗粒可以包括金属氧化物颗粒和/或纳米颗粒，且催化剂颗粒的粒径可以为0.1-1000um；吸收微波颗粒可以包括碳化硅颗粒、氧化铜颗粒、氧化铁颗粒和/或氧化锰颗粒，且吸收微波颗粒的粒径可以为2nm-100nm。
步骤S102、将所述紫外材料基体处理为催化剂基体。
在实际处理过程中，步骤S102的实现过程可以包括：
对所述紫外材料基体依次进行非均匀腐蚀处理、超声波清洗处理和烘干处理后，形成催化剂基体。
具体的，可以先使用有机物溶液对紫外材料基体进行非均匀腐蚀处理，也即可以向紫外材料基体的表面喷有机物液滴，然后对经过非均匀腐蚀处理的紫外材料基体进行超声波清洗处理和烘干处理，也即可以使用酒精和水对非均匀腐蚀处理的紫外材料基体进行超声波清洗处理后再进行烘干处理，即可形成催化剂基体。
需要说明的是，催化剂基体的表面部分附着多个包括有机物的点(比如催化剂基体的表面上回存在很多小坑)，并且催化剂基体的表面上有机物的覆盖面积(比如各个点或各个小坑)可调，有机物溶液的液滴大小也是可调的，以此调节催化剂颗粒的附着情况为非均匀覆盖或者不完全覆盖，因此使得后续将制成的微波紫外废气处理催化剂置于微波紫外废气处理装置中时能够部分透过紫外，从而提高废气的处理效率。
可选的，有机物溶液可以可以是氢氟酸HF溶液。
步骤S103、利用所述吸收微波颗粒和所述催化剂颗粒，形成覆盖层。
在实际处理过程中，可以通过将吸收微波物质颗粒浸渍在催化剂颗粒中的方式来形成覆盖层，因此，步骤S103的实现过程可以包括：
步骤S1031、将所述催化剂颗粒处理为催化剂粘稠液。
具体的，可以使用适量溶剂将催化剂颗粒化解为催化剂粘稠液。
步骤S1032、将所述吸收微波颗粒放置于所述催化剂粘稠液中后再进行烘干和烧结处理，形成覆盖层。
具体的，可以将吸收微波颗粒洒入催化剂粘稠液中，形成附着有吸收微波颗粒的催化剂粘稠液，在进一步对附着有吸收微波颗粒的催化剂粘稠液进行烘干处理和烧结处理后，形成覆盖层，以此实现对附着有吸收微波颗粒的催化剂粘稠液进行激活处理的目的，从而使得覆盖层的表面露出很多有活性的点点。
在实际处理过程中，进行烘干处理的温度可以为60-100℃、时长可以为1-4h；进行烧结处理的温度为200-600℃、时长可以为1-10h。
步骤S104、将所述覆盖层和所述催化剂基体处理为微波紫外废气处理催化剂。
在实际处理过程中，步骤S104的处理过程可以包括：
步骤S1041、将所述覆盖层处理为催化剂稀疏液。
具体的，可以使用水将覆盖层处理为催化剂稀疏液，催化剂稀疏液可以为稀的浊液。
步骤S1042、将所述催化剂基体置于所述催化剂稀疏液后再进行搅拌处理和灼烧处理，形成微波紫外废气处理催化剂。
具体的，可以将催化剂基体置于催化剂稀疏液中进行均匀搅拌，使之沉淀，然后再进一步进行高温灼烧处理，使得附着有有机物的点被烧掉后掉落、附着有无机物的点粘牢，从而形成微波紫外废气处理催化剂，也即制作好了微波紫外废气处理催化剂。
需要说明的是，可以将催化剂基体多次置于催化剂稀疏液中进行均匀搅拌，以使催化剂颗粒附着完毕，从而保证制作好的微波紫外废气处理催化剂仍然可以透过微波与紫外。
本发明提供的微波紫外废气处理催化剂的制作方法，包括：确定紫外材料基体、吸收微波颗粒以及催化剂颗粒；将所述紫外材料基体处理为催化剂基体；利用所述吸收微波颗粒和所述催化剂颗粒，形成覆盖层；将所述覆盖层和所述催化剂基体处理为微波紫外废气处理催化剂。也就是说，使用本发明方法制作微波紫外废气处理催化剂的过程简单易操作，并且原料简单，能耗低，使用微波紫外废气处理催化剂能够大大微波和紫外的反应效率，大大提高了基于微波紫外处理废气的处理效率，也大大提高了基于微波紫外处理废气的高效性和可靠性，从而也大大提高了基于微波紫外处理废气的高效性和可靠性。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(英文：processor)执行本发明各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(英文：Read-Only Memory，简称：ROM)、随机存取存储器(英文：Random Access Memory，简称：RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

Claims (10)

1.一种微波紫外废气处理催化剂，其特征在于，包括：催化剂基体和覆盖层；其中，所述覆盖层附着在所述催化剂基体的表面，所述覆盖层包括吸收微波颗粒和催化剂颗粒以浆液的形式进行搅拌和灼烧后形成的层。
2.根据权利要求1所述的微波紫外废气处理催化剂，其特征在于，所述催化剂基体为不吸收微波、不反射微波且不吸收紫外、可透过紫外光的紫外窗口材料，且所述催化剂基体由金属、陶瓷和/或有机材料制成。
3.根据权利要求2所述的微波紫外废气处理催化剂，其特征在于，所述催化剂基体为高纯石英短管时，所述催化剂基体为多层排列且错位设置，每一层排放多个所述高纯石英短管。
4.根据权利要求3所述的微波紫外废气处理催化剂，其特征在于，所述每一层排放多个所述高纯石英短管形成排状时，多排错位叠加后形成所述催化剂基体。
5.根据权利要求1所述的微波紫外废气处理催化剂，其特征在于，所述催化剂颗粒包括金属氧化物颗粒和/或纳米颗粒，且所述催化剂颗粒的粒径为0.1-1000um。
6.根据权利要求1所述的微波紫外废气处理催化剂，其特征在于，所述吸收微波颗粒包括碳化硅颗粒、氧化铜颗粒、氧化铁颗粒和/或氧化锰颗粒，且所述吸收微波颗粒的粒径为2nm-100nm。
7.一种如权利要求1至6中任一项所述的微波紫外废气处理催化剂的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
确定紫外材料基体、吸收微波颗粒以及催化剂颗粒；
将所述紫外材料基体处理为催化剂基体；
利用所述吸收微波颗粒和所述催化剂颗粒，形成覆盖层；
将所述覆盖层和所述催化剂基体处理为微波紫外废气处理催化剂。
8.根据权利要求7所述的微波紫外废气处理催化剂的制作方法，其特征在于，所述将所述紫外材料基体处理为催化剂基体，包括：
对所述紫外材料基体依次进行非均匀腐蚀处理、超声波清洗处理和烘干处理后，形成催化剂基体。
9.根据权利要求7所述的微波紫外废气处理催化剂的制作方法，其特征在于，所述利用所述吸收微波颗粒和所述催化剂颗粒，形成覆盖层，包括：
将所述催化剂颗粒处理为催化剂粘稠液；
将所述吸收微波颗粒放置于所述催化剂粘稠液中后再进行烘干和烧结处理，形成覆盖层。
10.根据权利要求7所述的微波紫外废气处理催化剂的制作方法，其特征在于，所述将所述覆盖层和所述催化剂基体处理为微波紫外废气处理催化剂，包括：
将所述覆盖层处理为催化剂稀疏液；
将所述催化剂基体置于所述催化剂稀疏液后再进行搅拌处理和灼烧处理，形成微波紫外废气处理催化剂。
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