[发明专利]一种有机废气净化催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机废气净化催化剂及其制备方法，特别适合于挥发性有机废气污染的净化治理，属于催化剂技术领域。

背景技术

目前，石油化工、印刷、涂装、喷漆、医药化工、制板、制鞋等行业排放的废气中含有烷烃类、芳烃类、烯烃、卤代烃、酯类、醛类、醇类、酮类等挥发性有机物，其浓度超过一定时，在短时间内会使人们感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力，严重时会出现抽搐、昏迷、记忆力减退等现象，也会损害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，因此必须采取有效措施对其进行治理，方可排入大气。随着我国环保排放标准的日益严格和环境执法力度的逐步加强，目前对于挥发性有机物的治理受到广泛关注，挥发性有机物的治理是目前环保整治的一个重点领域。

目前，治理挥发性有机废气的方法主要有冷凝回收法、吸附法、热力焚烧法(包括蓄热焚烧法)、催化氧化法(包括蓄热催化法)、低温等离子体法、紫外光解法等。冷凝回收法是将废气直接冷凝或通过吸附材料吸附浓缩后冷凝，冷凝液经分离回收有价值的有机物，适合于处理高浓度有机废气，但是设备投资大，其运行成本较高。吸附法是用活性炭等吸附材料把有机物吸附下来然后再脱附处理的技术，该技术一般只适合沸点较高的有机物的净化治理，而且总的净化效率较差。热力焚烧法(包括蓄热焚烧法)是指有机废气在700～850℃高温下燃烧，废气中的可燃物转化成二氧化碳和水蒸气，其缺点是燃料费用大、反应易产生N0x和二噁英，引起二次污染，而且存在较大的安全隐患。催化氧化法(包括蓄热催化法)是指在催化剂的作用下，尾气中的有机废气在250～400℃下催化氧化转化成二氧化碳、水蒸气等，该技术净化效率高，反应温度比热力焚烧法低几百度，应用领域较广，缺点是催化剂价格昂贵且易中毒，设备投资较大。低温等离子体法是利用介质阻挡放电过程中产生的等离子体内部产生富含极高化学活性的粒子，如电子、离子、自由基和激发态分子等，与废气中的污染物质反应，最终转化为低分子化合物、CO₂和H₂O等物质，从而达到净化废气的目的。与等离子体类似，紫外光解法是利用紫外线光束照射含VOCs废气，VOCs分子的结构，使降解转变成低分子化合物、CO₂和H₂O等，同时高能紫外线还可以激发空气中氧气分子产生游离氧，进而形成臭氧，利用UV紫外线光束及臭氧对有机物进行协同分解-氧化反应，实现气体的净化。

催化氧化法净化有机废气由于有机物净化效率高、操作简单且稳定、无二次污染等优点，越来越受到用户的关注，应用范围也越来越广。

目前，用于有机废气净化的催化剂，主要有颗粒状催化剂和蜂窝状催化剂两大类。颗粒状催化剂一般以氧化铝为载体，负载Pd、Pt、Cu、Mn等活性组分制备而成；蜂窝状催化剂一般以堇青石蜂窝陶瓷或者规整金属基蜂窝为载体，负载氧化铝、助催化剂和活性组分Pd、Pt、Rh、Cu、Mn等制备而成。

采用氧化铝颗粒为载体制备催化剂，其优点是制作工艺简单，一般只需把氧化铝载体浸渍到活性组分溶液中，等吸附饱和后经高温煅烧即可制得催化剂，缺点是在制作过程中由于活性组分溶液一般不易吸附完全导致活性组分流失，而且颗粒状催化剂在使用过程中易磨损破碎导致活性下降。为了克服这个问题，蜂窝状载体受到了业界的广泛关注，中国专利CN103240083A公开了一种用于净化工业有机废气催化净化的整体式Pd催化剂的制备方法，该催化剂分两次涂覆，第一次在堇青石载体上涂覆铈锆固溶体、La₂O₃、Nb(OH)₅、拟薄水铝石粘合剂，第二次涂覆铈锆固溶体、La₂O₃、拟薄水铝石粘合剂、无水乙醇和H₂PdCl₆，其缺陷是活性组分易被铈锆等氧化物覆盖影响催化剂的活性。中国专利CN103831104A公开了一种用于净化工业有机废气的整体式Pd-Pt催化剂及其制备方法，该催化剂分三次涂覆，第一步涂覆富铈混合稀土氧化物、拟水薄铝石粘合剂、酸性硅溶胶，第二步负载KOH，第三步浸渍H₂PdCl₆、H₂PtCl₆的水溶液，每升催化剂中含Pd-Pt的量为0.3g，其克服了贵金属的分散问题，但是由于其活性组分含量低，影响了催化剂的活性和使用寿命。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对现有有机废气净化催化剂及其制备方法的不足，提供一种生产工艺简单、活性高、使用寿命长的有机废气净化催化剂及其制备方法。