[发明专利]低浓度氮氧化物吸附剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明提供了一种低浓度氮氧化物吸附剂及其相应的制备方法，该发明内容属于环境保护领域。

背景技术

NO_x是氮氧化物的总称，其中NO与血液中的血红素的结合能力比CO还强，容易使人们中毒而死亡，NO₂是一种褐色有毒气体有特殊刺激臭味，损害人的眼睛和肺部，它是产生酸雨和引起气候变化、产生烟雾的主要原因，成为汽车尾气的排放公害。虽然是低浓度(10^-5～10^-6)的氮氧化物，但在空气中长期累积，也将对人类的健康产生很大的危害。例如，汽车隧道是方便人类通行的一种建筑设施，也是缓解交通运输的一种重要策略，然而隧道是一个管道式的空间，只有进出口与大气相通隧道内汽车排出的污染物很难扩散。当汽车排放的尾气，在隧道内达到一定浓度时，就会使人们产生头晕，失明，中毒甚至窒息死亡，严重危害人类的健康。消除这些低浓度ppm级的NO_x已成为国家乃至全世界关注的焦点。

其中有报道使用硅酸铝、沸石等Al-Si系复合氧化物作为载体的吸附剂，被认为是具有耐热性的吸附剂，但是它们的耐酸性差，由于反复进行NO_x的吸附、解吸而使吸附性能降低。此外，耐酸性高的高硅沸石，载体细孔径非常小，在5以下，在含浸载带金属氧化物时，小孔被堵塞，存在不能获得充分的NO_x吸附性能的问题。另外，日本有报道将非晶质TiO₂作为载体来吸附金属氧化物活性中心制备吸附剂。该吸附剂虽然具有相对较好的NO_x吸附性能，但它是以散状的粉末进行吸附NO_x的，散状粉末吸附剂不仅装卸和搬运不方便，而且使用起来成本相对较高，从而限制了该类吸附剂在低浓度NO_x蓄积的大范围内的使用。

本发明的低浓度氮氧化物吸附剂，是以适宜搬运和堆积的块体蜂窝碳或蜂窝陶瓷为载体，以高比表面积的铈锆固溶体或其他氧化物为过渡层，负载活性吸附成分而制得，可有效吸附去除空气中含有水分和数ppm的低浓度氮氧化物(NO_x)的气体、道路隧道换气等气体中的氮氧化物。目前国内外在这方面，特别是将蜂窝碳、蜂窝陶瓷制成整体式吸附剂材料进行低浓度氮氧化物(NO_x)吸附方面的研究，还未见此类报道。。

发明内容

本发明的目的是提供一种低浓度氮氧化物吸附剂，其特征在于：

1)吸附剂的载体材料为蜂窝碳或蜂窝陶瓷，该蜂窝碳或蜂窝陶瓷具有连通内孔，50～200目，内孔孔径为0.5～2mm。其照片如图1所示。其中，吸附剂载体优选尺寸为5×5×5cm或10×10×10cm。

2)吸附剂载体内孔壁上包覆有过渡层材料和金属氧化物活性材料，二者可以先后依次地负载到吸附剂载体上，也可以相互混合后一起负载到载体上。

所述的过渡层材料为氧化铝、介孔铈锆固溶体和/或二氧化钛。所述的氧化铝比表面积为250～300m²/g；介孔铈锆固溶体比表面积为220～300m²/g，孔径为5～9nm，铈锆比为1∶(1～5)；二氧化钛的比表面积为80～150m²/g。其中氧化铝、介孔铈锆固溶体和/或二氧化钛的配比为1∶(1～7)∶(0～2)，优选氧化铝和介孔铈锆固溶体的比例为1∶(4～6)。

所述的金属氧化物活性材料为氧化铈、氧化钌、氧化锰、氧化铜、氧化钙、氧化钡中的一种或几种的组合。当选用其中的六种组分时，其配比为氧化铈∶氧化钌∶氧化锰∶氧化铜∶氧化钙∶氧化钡＝(1～7)∶(1～3)∶1∶1∶(1～5)∶(1～5)；当选用其中的五种组合时，其配比为氧化铈∶氧化钌∶氧化锰∶氧化铜∶氧化钙/氧化钡＝(1～7)∶(1～3)∶1∶1∶(1～5)；当选用其中的四种组合时，其配比为氧化铈∶氧化钌∶氧化锰/氧化铜∶氧化钙/氧化钡＝(1～7)∶(1～3)∶1∶(1～5)；当选用其中的三种时，其配比为氧化铈∶氧化钌∶氧化锰/氧化铜＝(1～7)∶(1～3)∶1。

所述的金属氧化物活性材料中优选氧化铈、氧化钌、氧化锰/氧化铜中的一种或两种和氧化钙/氧化钡中的一种或两种。当选用其中的六种组分时，其配比为氧化铈∶氧化钌∶氧化锰∶氧化铜∶氧化钙∶氧化钡＝(2～5)∶(1～2)∶1∶1∶(1～2)∶(1～2)；当选用其中的四种组合时，其配比为氧化铈∶∶氧化钌∶氧化锰/氧化铜中∶氧化钙/氧化钡＝(2～5)∶(1～2)∶1∶(1～2)。