【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于大氣污染控制領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于dmf催化燃燒的(γ-mno2)x/lamno3催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
技術(shù)介紹
1、n，n-二甲基甲酰胺(dmf)作為一種‘萬能溶劑’，被廣泛應(yīng)用于紡織、皮革、農(nóng)藥、醫(yī)藥、電子、高分子合成與膜制造等化工行業(yè)，直接排放會(huì)對自然和人體健康造成嚴(yán)重的損害。現(xiàn)階段針對dmf的廢氣的常用處理方法有噴淋濃縮處理法，但是這類處理方法的工藝復(fù)雜，消耗的能源較多，并且尾氣中殘留的dmf濃度遠(yuǎn)高于《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(db31/933—2023)中規(guī)定的二甲基甲酰胺的排放濃度限值(20mg/m3)。對于低濃度含氮揮發(fā)性有機(jī)物(nvocs)尾氣，通常采用高溫?zé)崃Ψ贌夹g(shù)或催化燃燒技術(shù)進(jìn)行深度凈化處理，將nvocs轉(zhuǎn)化為氮?dú)狻⒍趸己退８邷責(zé)崃Ψ贌夹g(shù)需要外加天然氣等輔助燃料，運(yùn)行成本高，同時(shí)較高的處理溫度極容易產(chǎn)生氮氧化物(no、no2等)這類會(huì)對環(huán)境產(chǎn)生二次污染的氣體。此外，高溫焚燒爐是一個(gè)集燃燒、冷卻、吸收為一體的復(fù)雜設(shè)備，對設(shè)備材質(zhì)要求特別苛刻，經(jīng)常造成焚燒爐不能長周期連續(xù)運(yùn)行。而催化燃燒技術(shù)具有操作溫度低，凈化效率高，產(chǎn)生的熱量可回收利用，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，具有更好的發(fā)展前景，其關(guān)鍵是高性能的凈化催化劑的開發(fā)。
2、在對nvocs催化燃燒反應(yīng)過程中，氮物種的選擇性氧化和碳物種的深度氧化是技術(shù)難點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，催化劑就必須具有合適的氧空位和酸性位點(diǎn)，兩者相互協(xié)同作用，從而提高活性與選擇性。目前用于nvocs催化燃燒反應(yīng)的常用催化劑有金屬氧化物催化劑，分子篩催化劑和
3、上述文獻(xiàn)報(bào)道的各種催化劑雖然都能提高dmf的催化氧化活性，但是催化劑對反應(yīng)物的種類及反應(yīng)條件存在限制，會(huì)生成很多的nox或者co，因此在dmf的催化燃燒時(shí)并不能滿足排放要求。
4、mn基催化劑由于其可變的化學(xué)價(jià)態(tài)以及優(yōu)異的氧化還原性能，因此近年來在nvocs的催化燃燒中得到了廣泛的研究。但考慮到氧化錳很容易在反應(yīng)過程中由于反應(yīng)溫度的升高所引起相變，從而造成催化劑的失活以及穩(wěn)定性的降低。lamno3鈣鈦礦雖然能夠?qū)n物種很好地控制在b位中，使mn物種不容易在反應(yīng)過程中發(fā)生相變，但由于其本身較小的比表面積，含量較低的流動(dòng)氧物種以及較弱的酸性，lamno3鈣鈦礦催化劑所展現(xiàn)出來的性能不夠理想。因此，在lamno3鈣鈦礦催化劑的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行處理是必不可少的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種活性高、穩(wěn)定性高和抗水性強(qiáng)的用于dmf催化燃燒的(γ-mno2)x/lamno3催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
2、本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種用于dmf催化燃燒的(γ-mno2)x/lamno3催化劑，該催化劑包括以下重量百分比的組成：
3、la????????????????28～30％，
4、mn????????????????47～49％。
5、進(jìn)一步地，(γ-mno2)x/lamno3催化劑中γ-mno2是lamno3在硝酸溶液中刻蝕30-120分鐘所得。
6、本專利技術(shù)還提供一種用于dmf催化燃燒反應(yīng)的(γ-mno2)x/lamno3催化劑的制備方法，包括以下步驟：
7、將水合硝酸鑭和硝酸錳溶液溶解到去離子水中，再繼續(xù)加入一定量的一水合檸檬酸，在50-100℃的油浴鍋中攪拌1-6小時(shí)，然后在90～110℃干燥8～14小時(shí)，在600～800℃的空氣氣氛中焙燒2-6小時(shí)。將所得的固體置于稀硝酸溶液中攪拌，抽濾，在110～130℃干燥8～14小時(shí)，在400～500℃的空氣氣氛中焙燒2～6小時(shí)，得到(γ-mno2)x/lamno3催化劑。
8、本專利技術(shù)還提供一種用于dmf催化燃燒的(γ-mno2)x/lamno3催化劑的應(yīng)用，將所述催化劑用于催化處理含dmf的氣體。
9、進(jìn)一步地，催化燃燒反應(yīng)的條件為：dmf的濃度為1500ppm，反應(yīng)空速為60000ml·g-1·h-1。
10、本專利技術(shù)采用酸刻蝕法制備(γ-mno2)x/lamno3催化劑，雖然mn在lamno3有很好的穩(wěn)定性，但由于其本身較小的比表面積，含量較低的流動(dòng)氧物種以及較弱的酸性，因此要對其進(jìn)行酸刻蝕處理。在酸刻蝕的制備過程中l(wèi)amno3鈣鈦礦催化劑加入到硝酸溶液中攪拌，逐漸完成了從lamno3到γ-mno2的轉(zhuǎn)變，提高了比表面積與表面四價(jià)錳的含量，有利于dmf在催化劑表面的吸附。同時(shí)，形成的γ-mno2進(jìn)一步促進(jìn)了酸量和氧空位的形成，有利于dmf的催化燃燒以及氮物種的選擇性氧化，實(shí)現(xiàn)高活性和高選擇性的效果。此外，由于是從體相中逐漸刻蝕掉la與部分mn元素，因此形成的γ-mno2與lamno3之間會(huì)形成強(qiáng)的金屬氧化物和載體之間的相互作用，使得表面的γ-mno2具有優(yōu)異的高溫穩(wěn)定性，有效地避免了氧化錳在高溫焙燒后因相變而造成的活性降低。
11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
12、(1)催化劑表面豐富的氧空位，能實(shí)現(xiàn)dmf的快速吸附和消除，能將dmf在低溫條件下快速氧化，并且催化劑在經(jīng)過高溫焙燒后，仍能維持優(yōu)異的性能。
13、(2)采用酸刻蝕法制備的(γ-mno2)x/lamno3催化劑，可以顯著降低dmf催化劑燃燒時(shí)副產(chǎn)物的濃度，同時(shí)提高反應(yīng)過程中n2的選擇性，并且制備方法簡單易行，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。
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1.用于DMF催化燃燒反應(yīng)(γ-MnO2)x/LaMnO3催化劑，其特征在于，所述催化劑包含以下重量百分比的組成：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于DMF催化燃燒反應(yīng)的(γ-MnO2)x/LaMnO3催化劑，其特征在于，(γ-MnO2)x/LaMnO3催化劑在硝酸溶液中刻蝕的時(shí)間為30-120分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于DMF催化燃燒反應(yīng)的(γ-MnO2)x/LaMnO3催化劑的制備方法，其特征在于，(γ-MnO2)x/LaMnO3催化劑通過以下方法制得：
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的用于DMF催化燃燒反應(yīng)的(γ-MnO2)x/LaMnO3催化劑的應(yīng)用，其特征在于，將所述催化劑用于催化燃燒法處理含DMF的氣體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用于DMF催化燃燒反應(yīng)的(γ-MnO2)x/LaMnO3催化劑的應(yīng)用，其特征在于，催化燃燒反應(yīng)的條件為：DMF的濃度為500-5000ppm，反應(yīng)空速為30000-120000mL·g-1·h-1。
【技術(shù)特征摘要】
1.用于dmf催化燃燒反應(yīng)(γ-mno2)x/lamno3催化劑，其特征在于，所述催化劑包含以下重量百分比的組成：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于dmf催化燃燒反應(yīng)的(γ-mno2)x/lamno3催化劑，其特征在于，(γ-mno2)x/lamno3催化劑在硝酸溶液中刻蝕的時(shí)間為30-120分鐘。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于dmf催化燃燒反應(yīng)的(γ-mno2)x/lamno3催化劑的制備方法，其特征在于，(γ-mno2...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郭楊龍，葉東升，詹望成，王愛勇，王麗，戴啟廣，郭耘，
申請(專利權(quán))人：葉東升，
類型：發(fā)明
國別省市：
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