CN114849706A - 一种分子筛催化剂处理碳纤维生产工艺废气的工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种分子筛催化剂处理碳纤维生产工艺废气的工艺方法，属于为废气处理领域，其中以ZSM‑5、Beta、SSZ‑13、Y、ZSM‑35、MOR、MCM‑22、MCM‑49分子筛中至少一种为载体，以过渡金属Cu、Co、Fe、Mn、Ni中的一种或几种为活性中心，催化剂在较低温度下同时脱除多种有害组分，且具有较高的催化净化活性和产物氮气选择性。

Description

一种分子筛催化剂处理碳纤维生产工艺废气的工艺方法
技术领域
本发明属于废气净化领域，具体涉及同时处理碳纤维生产工艺废气中多种有害组分的分子筛催化剂的应用及处理方法。
技术背景
碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳、抗蠕变、导电与导热性能优异等特点，自上世纪50年代问世以来便成为军事及航空航天工业不可缺少的工程材料。在聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产过程中，PAN分子内、分子间发生交联、环化、稠环化，逐步形成乱层石墨结构，并产生大量的挥发性小分子物质(如HCN、NH3、CO、CO2、H2、N2等)，形成碳纤维生产工艺废气。其中HCN、NH3、CO为剧毒高污染气体，如果直接排放势必造成大气污染、进而威胁人类健康、甚至危及生命。
目前。对于碳纤维生产工艺废气处理的方法主要有四种：吸收法、吸附法、直接燃烧法和催化燃烧法。吸收法产生的吸收废液，后处理工艺复杂，操作成本较高；吸附法因吸附材料的吸附容量有限，需频繁更换或再生吸附剂，设备占地庞大；直接燃烧法反应条件为800℃以上的高温，易生成NOx，形成二次污染，同时消耗大量助燃剂(柴油或天然气)，工艺成本和能耗较高。催化燃烧法是在催化剂的作用下，使碳纤维生产工艺废气中多种有害组分均在低温条件(200～400℃)下与氧气发生反应，选择性催化氧化为N2、CO2和H2O等。该方法具有起燃温度低、无二次污染、余热可回用、操作管理方便、运转费用低等优点，非常具有前景。
催化燃烧法的关键技术在于针对不同的工艺过程开发高效的催化剂。CN1404900A，CN1404904A和CN1404905A所采用的催化剂主要为铂钯铑的单一或多种配比金属，CN1416950A采用的是负载以氧化铝为载体负载铂金属催化剂，但是贵金属价格昂贵，催化剂成本较高，且在该催化剂上废气被完全氧化，生成NOx，形成二次污染。CN107913725A采用的是以氧化钛和SBA-15为复合载体负载氧化铜催化剂，CN102734812采用的是过渡金属负载介孔分子筛催化剂，虽然降低了催化剂成本，但脱除效率低，产物氮气选择性不高。
此外，上述现有技术中，脱除的有害组分气体只针对碳纤维生产工艺废气中HCN这一种组分，对于在低温条件下同时处理碳纤维生产工艺废气中多种有害组分的催化剂的应用未见报道。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有催化剂不能同时处理含有多种有害组分(HCN、CO、NH3)的碳纤维生产工艺废气的问题，提供一种用过渡金属负载分子筛催化剂，该催化剂能够在低温条件下同时处理碳纤维生产工艺废气中多种有害组分，转化为N2、CO2和H2O，并且产物氮气选择性高，处理后尾气中基本不合NOx。而且该催化剂原料简单，成本低廉，无副产物，无污染，具有工业应用价值。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：
一种分子筛催化剂的应用，用于同时处理碳纤维生产工艺废气中多种有害组分，所述的分子筛催化剂以100重量份计，包括以下组分：
(1)90～99.9份的催化剂分子筛载体；
(2)0.1～10份过渡金属；其中载体与过渡金属的质量比优选为95∶5.
上述技术方案中，所述分子筛载体选自ZSM-5、Beta、SSZ-13、Y、ZSM-35、MOR、MCM-22、MCM-49中至少一种或多种复合而成，优选为ZSM-5。
上述技术方案中，所述分子筛载体的硅铝比优选为2～+∞，优选为30。
上述技术方案中，所述过渡金属活性组分选自Cu、Co、Fe、Mn或Ni中的一种或几种，优选为Cu。
上述技术方案中，所述催化剂可以采用包括如下步骤的方法制备：
将含过渡金属化合物的溶液与选择的分子筛载体充分混合，干燥，焙烧，制得催化剂。
当活性组分包括Cu时，所述的Cu的化合物可选自硝酸铜、醋酸铜等一种或几种。
当活性组分包括Co时，所述的Co的化合物可选自硝酸钴、氯化钴等一种或几种。
当活性组分包括Fe时，所述的Fe的化合物可选自硝酸铁、氯化铁等一种或几种。
当活性组分包括Mn时，所述的Mn的化合物可选自硝酸锰、醋酸锰等一种或几种。
当活性组分包括Ni时，所述的Ni的化合物可选自硝酸镍、氯化镍等一种或几种。
上述制备方法中，干燥方法没有特别限制，例如但不限于干燥的温度为50～110℃，干燥的时间没有特别限制，例如但不限于0.5～24小时。
上述制备方法中，焙烧的工艺条件没有特别限制，例如但不限于焙烧的升温速率为1～20℃/min，焙烧的温度为300～800℃，焙烧的时间例如但不限于是2～10小时。
本发明所述分子筛催化剂处理碳纤维生产工艺废气时，所述废气处理的反应温度范围为0～1000℃，优选200～600℃，进一步优选为350℃。
上述技术方案中，所述的同时处理碳纤维生产工艺废气中多种有害组分包括HCN、NH3、CO，转化为N2、CO2、H2O无毒无害的产物。
上述技术方案中，以碳纤维生产工艺废气和O2总进料体积计，空速为1000～100000h-1，优选为20000h-1。
本发明的效果：
本发明所提供的催化剂，针对碳纤维生产工艺废气中含有的多种有害组分，选择廉价易得的过渡金属为活性组分，选择具有规则孔道结构及较高比表面积的系列分子筛为载体，并设计操作方便、简单的制备方法，实现碳纤维生产工艺废气中多种有害组分在较低温度下高效率地转化为N2、CO2、H2O无毒无害的产物，无二次污染。例如实施例1，在所制备的催化剂上，最佳反应温度为350℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99％，CO转化率达100％，N2产率高达97.30％。
附图说明
图1为实例1～10催化剂和分子筛载体的x射线衍射谱图。
图2为实例7～10催化剂H2程序升温脱附表征结果。
图3为实例1～10催化剂氮气吸附/脱附表征结果。
图4为实例1、7～10催化剂对碳纤维生产工艺废气多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率随温度变化图。
图5为实例1～6催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率随温度变化图。
图6为实例1、11～14催化剂对碳纤维生产工艺废气多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率随温度变化图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的阐述，但是这些实施例无论如何都不对本发明的范围构成限制。
作为一种实施方式，本发明以下实施例中碳纤维生产工艺废气由多种标气混合进行模拟(HCN：400ppm、NH3：2500ppm、CO：1000ppm、Ar：平衡气)。
【实施例1】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g的SiO2/Al2O3＝30的H-ZSM-5分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-ZSM-5催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入模拟碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度范围为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-ZSM-5催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图4)。分析得最佳反应温度为350℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99％，CO转化率达100％，N2产率高达97.30％。
【实施例2】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝30的H-Beta分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-Beta催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-Beta催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图5)。分析得最佳反应温度为500℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99.04％，CO转化率达100％，N2产率达89.14％。
【实施例3】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝30的H-ZSM-35分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-ZSM-35催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-ZSM-35催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图5)。分析得最佳反应温度为450℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99％，CO转化率达100％，N2产率达92.22％。
【实施例4】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝30的H-Mor分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-Mor催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-Mor催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图5)。分析得最佳反应温度为500℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99.18％，CO转化率达100％，N2产率达89.96％。
【实施例5】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝30的H-MCM-22分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-MCM-22催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-MCM-22催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图5)。分析得最佳反应温度为500℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99.15％，CO转化率达100％，N2产率达94.12％。
【实施例6】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝30的H-MCM-49分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-MCM-49催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-MCM-49催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图5)。分析得最佳反应温度为500℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99.06％，CO转化率达100％，N2产率达96.98％。
【实施例7】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸钴(按质量分数5％Co的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝30的H-ZSM-5分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Co-ZSM-5催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Co-ZSM-5催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图4)。分析得最佳反应温度为400℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99.63％，CO转化率达100％，N2产率达48.79％。
【实施例8】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铁(按质量分数5％Fe的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝30的H-ZSM-5分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Fe-ZSM-5催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Fe-ZSM-5催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图4)。分析得最佳反应温度为600℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达98.2％，CO转化率达100％，N2产率达92.20％。
【实施例9】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸锰(按质量分数5％Mn的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝30的H-ZSM-5分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Mn-ZSM-5催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Mn-ZSM-5催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图4)。分析得最佳反应温度为500℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99.08％，CO转化率达100％，N2产率达82.10％。
【实施例10】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸镍(按质量分数5％Ni的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝30的H-ZSM-5分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Ni-ZSM-5催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Ni-ZSM-5催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图4)。分析得最佳反应温度为600℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达98.90％，CO转化率达100％，N2产率达95.96％。
【实施例11】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝85的H-ZSM-5分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-ZSM-5(SiO2/Al2O3＝85)催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-ZSM-5(SiO2/Al2O3＝85)催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图6)。分析得最佳反应温度为500℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99％，CO转化率达100％，N2产率达91.40％。
【实施例12】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g SiO2/Al2O3＝150的H-ZSM-5分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-ZSM-5(SiO2/Al2O3＝150)催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-ZSM-5(SiO2/Al2O3＝150)催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图6)。分析得最佳反应温度为550℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99.01％，CO转化率达63.55％，N2产率达69.29％。
【实施例13】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.0g Silicalite-1分子筛，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-Silicalite-1催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-Silicalite-1催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图6)。分析得最佳反应温度为400℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99.22％，CO转化率达100％，N2产率达56.94％。
【实施例14】
1、催化剂制备
取一定量的硝酸铜(按质量分数5％Cu的负载量称取)溶解于200ml去离子水中配置成溶液，称取2.5g拟薄水铝石，与溶液混合，在40℃水浴锅中充分搅拌8小时，再利用旋转真空蒸发仪把溶液中的水分缓慢蒸干，再在110℃烘箱中干燥2小时，然后在常压空气氛围中以2℃/min的速率升温至550℃焙烧4h，得到的煅烧产物即为5％Cu-Al2O3催化剂。
2、催化剂评价
将制备好的催化剂放在微型固定床石英反应器中，通入一定量碳纤维生产工艺废气和O2(3vol％)的混合气，总流量为100ml/min，混合气空速为20000h-1，反应温度为200～600℃。采用带有2.4m光程气体分析池的美国Nicolet Nexus 470型红外光谱分析仪进行在线气体定量分析，从而得到碳纤维生产工艺废气中各组分的转化率及各反应产物的产率。经检测得不同反应温度条件下5％Cu-Al2O3催化剂对碳纤维生产工艺废气工艺多种有害组分催化燃烧的转化率和N2产率(图6)。分析得最佳反应温度为600℃，此时，HCN的转化率达100％，NH3转化率达99.01％，CO转化率达100％，N2产率达85.15％。

Claims (8)

1.一种分子筛催化剂的应用，用于同时处理碳纤维生产工艺废气中多种有害组分，所述的分子筛催化剂以100重量份计，包括以下组分：
(1)90～99.9份的催化剂分子筛载体；
(2)0.1～10份过渡金属；其中载体与过渡金属的质量比优选为95：5。
所述分子筛载体选自ZSM-5、Beta、SSZ-13、Y、ZSM-35、MOR、MCM-22、MCM-49中至少一种或多种复合而成，优选为ZSM-5；
所述过渡金属活性组分选自Cu、Co、Fe、Mn或Ni中的一种或几种，优选为Cu。
2.按照权利要求1所述的一种分子筛催化剂的应用，其特征在于，所述分子筛载体的硅铝比优选为2～+oo，优选为30。
3.按照权利要求1所述的一种分子筛催化剂的应用，其特征在于，所述催化剂以采用包括如下步骤的方法制备：将含过渡金属化合物的溶液与选择的分子筛载体充分混合，干燥，焙烧，制得催化剂；
当活性组分包括Cu时，所述的Cu的化合物可选自硝酸铜、醋酸铜等一种或几种；
当活性组分包括Co时，所述的Co的化合物可选自硝酸钴、氯化钴等一种或几种；
当活性组分包括Fe时，所述的Fe的化合物可选自硝酸铁、氯化铁等一种或几种；
当活性组分包括Mn时，所述的Mn的化合物可选自硝酸锰、醋酸锰等一种或几种；
当活性组分包括Ni时，所述的Ni的化合物可选自硝酸镍、氯化镍等一种或几种。
4.按照权利要求3所述的一种分子筛催化剂的应用，其特征在于，焙烧的升温速率为1～20℃/min，焙烧的温度为300～800℃，焙烧的时间例如但不限于是2～10小时。
5.按照权利要求1所述的一种分子筛催化剂的应用，其特征在于，分子筛催化剂处理碳纤维生产工艺废气时，所述尾气处理的反应温度范围为0～1000℃，优选200～600℃，进一步优选为350℃。
6.按照权利要求1所述的一种分子筛催化剂的应用，其特征在于，所述的同时处理碳纤维生产工艺废气中多种有害组分包括HCN、NH3、CO，转化为N2、CO2、H2O无毒无害的产物。
7.按照权利要求1所述的一种分子筛催化剂的应用，其特征在于，以碳纤维生产工艺废气和O2总进料体积计，空速为1000～100000h-1，优选为20000h-1。
8.一种碳纤维生产工艺废气的处理方法，其特征在于，将催化剂放在反应器中，通入碳纤维生产工艺废气和O2的混合气，以碳纤维生产工艺废气和O2总进料体积计，空速为1000～100000h-1，优选为20000h-1，反应温度范围为200～600℃；所述的催化剂以100重量份计，包括以下组分：
(1)90～99.9份的催化剂分子筛载体；
(2)0.1～10份过渡金属；其中载体与过渡金属的质量比优选为95∶5.
所述分子筛载体选自ZSM-5、Beta、SSZ-13、Y、ZSM-35、MOR、MCM-22、MCM-49中至少一种或多种复合而成，优选为ZSM-5；
所述过渡金属活性组分选自Cu、Co、Fe、Mn或Ni中的一种或几种，优选为Cu。
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