一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑、制備方法及應(yīng)用技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)提供一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑，屬工業(yè)廢氣催化燃燒及資源利用催化材料技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)催化劑是采用堇青石陶瓷為第一載體，γ?Al

Catalytic combustion VOCs integral composite catalyst, preparation method and application thereof

The invention provides a catalytic combustion VOCs integral composite catalyst, which belongs to the technical field of catalytic combustion and resource utilization of industrial waste gases and catalytic materials. The catalyst of the invention is the use of cordierite ceramics as the first carrier, gamma Al

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑、制備方法及應(yīng)用
本專(zhuān)利技術(shù)屬于工業(yè)廢氣催化燃燒及資源利用催化材料
，具體為一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑、制備方法及應(yīng)用。
技術(shù)介紹
催化燃燒具有節(jié)省能源，凈化率高，起燃溫度低，無(wú)二次污染，工藝簡(jiǎn)單，實(shí)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于石油化工、印刷、涂料、噴漆、煉膠、制藥等行業(yè)的有機(jī)廢氣(VOCs)處理中。催化燃燒技術(shù)作為一種新型的燃燒技術(shù)，其技術(shù)核心體現(xiàn)在開(kāi)發(fā)出活性高及熱穩(wěn)定性好的催化劑，其應(yīng)用前景非常廣闊。目前國(guó)內(nèi)外催化燃燒所用的催化劑主要分為貴金屬和非貴金屬兩類(lèi)。前者貴金屬催化劑主要以Rh、Pt、Pd、Ru等制得，其催化活性高、使用壽命長(zhǎng)，但成本高。后者非貴金屬催化劑主要以過(guò)度金屬V、Mn、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Ti、Sr等及稀土金屬La、Ce、Zr、Pr等制得，其成本低廉、穩(wěn)定性好，在一定條件下可達(dá)到貴金屬催化劑的催化效果，故倍受研究者的青睞。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)的目的在于提供一種原料均為非貴金屬，價(jià)格低廉，對(duì)甲苯或其它VOCs工業(yè)廢氣的催化活性高、在高空速下燃燒溫度低的催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑、其制備方法及應(yīng)用。本專(zhuān)利技術(shù)目的通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑，所述催化劑以堇青石陶瓷為第一載體，以γ-Al2O3為第二載體，在粘合劑的作用下，負(fù)載主催化劑和助催化劑所形成的整體式復(fù)合催化劑。作為本專(zhuān)利技術(shù)一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑的一個(gè)具體實(shí)施例，所述粘合劑占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的1.0～2.5％，所述粘合劑為甲氧基聚乙二醇、一水合氧化鋁、聚乙烯醇中的一種或多種。作為本專(zhuān)利技術(shù)一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑的一個(gè)具體實(shí)施例，所述主催化劑為Fe2O3、NiO、CuO、Cr2O3、MnO2中的兩種或兩種以上，所述助催化劑為L(zhǎng)a2O3、ZrO2、TiO2中的一種或多種；所述主催化劑占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的3.5～9.0％；所述助催化劑占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的0.2～1.2％。作為本專(zhuān)利技術(shù)一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑的一個(gè)具體實(shí)施例，以復(fù)合催化劑總質(zhì)量計(jì)，所述主催化劑各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Fe2O3：0～1.8％，NiO：0～2.0％，CuO：1.0～2.5％，Cr2O3：0～2.0％，MnO2：0～4.0％；所述助催化劑各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為L(zhǎng)a2O3：0～1.0％，ZrO2：0～1.0％，TiO2：0～1.0％。作為本專(zhuān)利技術(shù)一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑的一個(gè)具體實(shí)施例，所述堇青石陶瓷載體占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的75～83％，所述γ-Al2O3占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的8～14％；所述堇青石陶瓷載體的孔密度為50～200孔/英寸2。本專(zhuān)利技術(shù)還提供所述催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑的制備方法，包括以下步驟：1)將主催化劑金屬氧化物的水溶性鹽配制成總金屬離子濃度為110～178g/L和助催化劑金屬氧化物的水溶性鹽配制成總金屬離子濃度為5～29g/L的溶液，水浴加熱并攪拌；2)將γ-Al2O3粉緩慢加入上述溶液中，持續(xù)攪拌40～60min，后靜置沉化2～4h；經(jīng)干燥、焙燒得復(fù)合催化劑粉末；3)向粘合劑和上述步驟制備的復(fù)合催化劑粉末中加入去離子水，球磨攪拌25～50min，得復(fù)合催化劑漿液，其中，粘合劑與復(fù)合催化劑粉末的質(zhì)量比為7～15％；4)將堇青石陶瓷浸入上述漿液中，浸漬1～3min后取出，迅速吹通孔道并去除多余的漿液，室溫下陰干，然后經(jīng)干燥、焙燒即得整體式復(fù)合催化劑。作為本專(zhuān)利技術(shù)催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑制備方法的一個(gè)具體實(shí)施例，步驟1)中所述水浴加熱的溫度為50～80℃，時(shí)間為30～50min。作為本專(zhuān)利技術(shù)催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑制備方法的一個(gè)具體實(shí)施例，步驟2)中，所述干燥溫度為90～100℃，時(shí)間為3～6h；所述焙燒溫度為550～650℃，時(shí)間為5～7h。作為本專(zhuān)利技術(shù)催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑制備方法的一個(gè)具體實(shí)施例，步驟4)中，所述涂覆的漿液量占涂覆物的35～65％，所述干燥溫度為90～120℃，時(shí)間為6～8h，所述焙燒溫度為550～650℃，時(shí)間為5～7h。本專(zhuān)利技術(shù)還提供所述催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑的應(yīng)用，所述復(fù)合催化劑應(yīng)用于甲苯或VOCs工業(yè)廢氣的催化燃燒。本專(zhuān)利技術(shù)的有益效果：1、本專(zhuān)利技術(shù)復(fù)合催化劑原料均為非貴金屬，成本價(jià)格低廉；2、在高空速(20000h-1)條件下，本專(zhuān)利技術(shù)的復(fù)合催化劑對(duì)甲苯的催化活性高，其反應(yīng)溫度在230℃時(shí)就可起燃；在350℃時(shí)就可完全燃燒。符合催化燃燒法工業(yè)VOCs治理技術(shù)，且完全轉(zhuǎn)化溫度350℃遠(yuǎn)低于標(biāo)準(zhǔn)催化劑工作溫度700℃。3、本專(zhuān)利技術(shù)的催化劑為整體式復(fù)合催化劑，與非整體式催化劑(如顆粒式催化劑)相比，在催化劑還原、催化劑裝填等工序更方便、快捷。具體實(shí)施方式為了使本專(zhuān)利技術(shù)的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本專(zhuān)利技術(shù)，并不用于限定本專(zhuān)利技術(shù)。實(shí)施例1本實(shí)施例催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑各成分及其含量(以復(fù)合催化劑總質(zhì)量計(jì))如下表所示：成分CuOMnO2ZrO2γ-Al2O3粘結(jié)劑堇青石含量％1.6523.2980.35312.3721.41480.911本實(shí)施例催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑的制備方法，具體過(guò)程如下：1)取8.11gCu(NO3)2·3H2O、35.20gMn(NO3)2·6H2O、2.00gZr(NO3)4·5H2O溶于20g去離子水，并水浴加熱至60℃，攪拌30min；2)稱(chēng)20gγ-Al2O3粉，緩慢加入上述復(fù)合催化劑溶液，持續(xù)攪拌50min，再靜置陳化3h后置于90℃的烘箱中干燥4h，最后將烘干的樣品在600℃的馬弗爐中焙燒6h，得復(fù)合催化劑粉末；3)稱(chēng)取1.44g一水合氧化鋁與18g上述制備的復(fù)合催化劑粉，加入30g去離子水，球磨攪拌30min，得復(fù)合催化劑漿液；4)取100孔/英寸2的堇青石質(zhì)量為10.00g在上述漿液中浸漬2min后取出，迅速吹通孔道并去除多余的漿液，使涂覆的漿液重量為6g，室溫下陰干，轉(zhuǎn)移至100℃的烘箱中干燥6h，再在550℃的馬弗爐中焙燒5h，即得整體式復(fù)合催化劑，編號(hào)Cat.1。實(shí)施例2本實(shí)施例催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑各成分及其含量(以復(fù)合催化劑總質(zhì)量計(jì))如下表所示：成分NiOCuOMnO2Cr2O3ZrO2La2O3γ-Al2O3粘結(jié)劑堇青石含量％1.3211.3221.3221.3220.4410.43712.6031.68979.543本實(shí)施例催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑的制備方法，具體過(guò)程如下：1)取8.98gNi(NO3)2·6H2O、7.01gCu(NO3)2·3H2O、15.24gMn(NO3)2·6H2O、12.15gCr(NO3)3·9H2O、2.68gZr(NO3)4·5H2O、2.03gLa(NO3)3·6H2O溶于40g去離子水，并水浴加熱至60℃，攪拌30min；2)稱(chēng)22gγ-Al2O3粉，緩慢加入上述復(fù)合催化劑溶液，持續(xù)攪拌50min，再靜置陳化3h后置于90℃的烘箱中干燥4h，最后將烘干的樣品在600℃的馬弗爐中焙燒6h，得復(fù)合催化劑粉末；3)稱(chēng)取1.8g甲氧基聚乙二醇與20g復(fù)合催化本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑，其特征在于，所述催化劑以堇青石陶瓷為第一載體，以γ?Al

【技術(shù)特征摘要】
1.一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑，其特征在于，所述催化劑以堇青石陶瓷為第一載體，以γ-Al2O3為第二載體，在粘合劑的作用下，負(fù)載主催化劑和助催化劑所形成的整體式復(fù)合催化劑。2.如權(quán)利要求1所述一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑，其特征在于，所述粘合劑占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的1.0～2.5％，所述粘合劑為甲氧基聚乙二醇、一水合氧化鋁、聚乙烯醇中的一種或多種。3.如權(quán)利要求1所述一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑，其特征在于，所述主催化劑為Fe2O3、NiO、CuO、Cr2O3、MnO2中的兩種或兩種以上，所述助催化劑為L(zhǎng)a2O3、ZrO2、TiO2中的一種或多種；所述主催化劑占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的3.5～9.0％；所述助催化劑占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的0.2～1.2％。4.如權(quán)利要求3所述一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑，其特征在于，以復(fù)合催化劑總質(zhì)量計(jì)，所述主催化劑各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為Fe2O3：0～1.8％，NiO：0～2.0％，CuO：1.0～2.5％，Cr2O3：0～2.0％，MnO2：0～4.0％；所述助催化劑各組分的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為L(zhǎng)a2O3：0～1.0％，ZrO2：0～1.0％，TiO2：0～1.0％。5.如權(quán)利要求1所述一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催化劑，其特征在于，所述堇青石陶瓷載體占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的75～83％，所述γ-Al2O3占復(fù)合催化劑總質(zhì)量的8～14％，所述堇青石陶瓷載體的孔密度為50～200孔/英寸2。6.如權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述一種催化燃燒VOCs整體式復(fù)合催...

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：宋元江，王磊，李敬，張向輝，王蕾，胡洧冰，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：西南化工研究設(shè)計(jì)院有限公司，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：四川,51