[发明专利]一种RuCe/ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明属于环境保护与环境污染治理领域，一种RuCe/ZSM‑5分子筛催化剂及其制备方法和应用，先水热合成具有微介孔结构的Na‑ZSM‑5分子筛，再通过离子交换将Na‑ZSM‑5分子筛转变为H‑ZSM‑5，以H‑ZSM‑5为载体，通过柠檬酸溶胶凝胶法将Ru，Ce前驱体溶液负载到H‑ZSM‑5上，再经过焙烧制备出RuCe/ZSM‑5分子筛催化剂。本发明采用水热晶化法合成的RuCe‑ZSM‑5具有多级孔结构，能够有效减少氯苯在催化剂上的传质阻力，极大地提高了氯苯转化性能，在275℃氯苯转化率达到98.4％，且具有良好的抗氯中毒性能。

技术领域

本发明属于环境保护与环境污染治理领域，具体涉及一种RuCe/ZSM-5分子筛催化剂及其制备方法与用途。

背景技术

CVOCs作为VOCs的一种，被广泛运用到石油化工、交通运输、医药、印刷等行业，是化工过程中重要的中间产物。含氯VOCs通常以废气、废水的形式排放到环境中，给自然环境和人类社会带来危害,并且CVOCs具有强毒性、在空气中难降解、并容易形成多氯副产物等性质，故其成为难处理的VOCs之一，随国家对环境问题日益重视，相应的大气控制标准越加严格，治理CVOCs成为现在环境治理的重要环节。

目前处理含氯VOCs的末端处理技术主要分为回收技术与销毁技术，回收技术是利用CVOCs相关的物理性质使CVOCs富集分离，回收技术主要有吸附法、吸收法和膜分离法和冷凝法，而销毁技术主要是通过化学或者生物的方法，使含氯VOCs分解成H₂O，CO₂或CO，Cl₂或HCl等无毒或毒性较小的物质，销毁技术主要包括热焚烧法、催化燃烧法、等离子体氧化法、光降解法、高级氧化法、生物过滤法等，其中，催化燃烧法具有适用范围广、起燃温度低、能耗低、催化效果好、效率高、无二次污染的特点而在工业中被广泛采用，是一种比较成熟的含氯VOCs处理技术。催化燃烧法是在催化剂的作用下，使挥发性有机物氧化分解。其实质是在活性氧的参与下发生氧化反应，催化活性组分将空气氧活化，当活性氧与反应物接触时发生能量传递，反应物被活化，从而加速氧化反应的进行是典型的气-固相反应。

在催化燃烧法技术中，催化剂的活性与抗氯抗水性能是整个反应的关键，故制备高活性、高抗氯性和CO₂、HCl选择性好的催化剂是现阶段的研究重点。

发明内容

为了解决上述问题与解决现有技术存在的不足。本发明提出了一种RuCe/ZSM-5分子筛催化剂的制备方法，其制备得到的催化剂，在催化氧化氯苯中具有良好的高抗氯活性，且显著改善了催化剂的抗氯中毒性能与CO₂选择性。

本发明的技术方案如下：

一种RuCe/ZSM-5分子筛催化剂的制备方法，先水热合成具有微介孔结构的Na-ZSM-5分子筛，再通过离子交换将Na-ZSM-5分子筛转变为H-ZSM-5，以H-ZSM-5为载体，通过柠檬酸溶胶凝胶法将Ru，Ce前驱体溶液负载到H-ZSM-5上，再经过焙烧制备出RuCe/ZSM-5分子筛催化剂。具体包括以下步骤：

(1)将铝酸钠与水混合，再加入TPAOH，待混合均匀后加入硅酸四乙酯，搅拌均匀后再加入模板剂海藻酸钠；将搅拌完全的凝胶装入水热反应釜中晶化，然后冷却，将固体结晶与母液分离，洗涤至中性，干燥；在空气中焙烧以去除模板剂，得到Na-ZSM-5分子筛；

(2)将所得的Na-ZSM-5分子筛加入到硫酸铵溶液中进行离子交换反应，再经过干燥、焙烧，制备出H-ZSM-5分子筛；

(3)将所得的H-ZSM-5分子筛加入到亚硝酰硝酸钌、硝酸铈与溶剂的混合液中，待混合均匀后再加入一水柠檬酸，进行水浴加热反应；再经干燥、300-500℃焙烧，制得RuCe/ZSM-5分子筛催化剂。

优选地，步骤(1)所述晶化温度为130～170℃，晶化时间为24～72小时；所述焙烧是以1～3℃/min升温到500～650℃焙烧3～9小时。