[发明专利]低温吸收和催化分解去除氨

说明书

技术领域

本发明为一种低温吸收和催化分解去除氨的及其制备方法，涉及催化和环境科学领域。其特征在于纳米氧化锌为载体，以铜-铁复合氧化物为活性组分。本发明催化剂的特点是不需要额外光、热、电等能源的输入，在低温、常湿和大风量的条件下将氨吸附并分解成氮气。 

本发明还涉及上述催化剂的制备方法。 

本发明还涉及上述催化剂在低温去除氨的应用。 

背景技术

氨是一种无色而具有强烈刺激性臭味的气体，氨是一种碱性物质，它对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用。氨的这些性质主要来源于氨的结构，氨是由一个氮原子和三个氢原子组成，分子量约为17，比空气的平均分子量(29)小很多，所以比空气轻；氮原子采用sp³杂化与三个氢原子组成三个σ键，一个sp³杂化拥有一对孤电子对，故氨具有碱性和亲核性能，进攻酸性或具有电正性的有机物或者无机物。氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能。短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难，可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重者可发生肺水肿、成人呼吸窘迫综合征，同时可能发生呼吸道刺激症状。所以碱性物质对组织的损害比酸性物质深而且严重。室内空气中低浓度氨污染对人体健康的危害。氨对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。浓度过高时除腐蚀作用外，还可通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏停搏和呼吸停止。氨通常以气体形式吸入人体，进入肺泡内的氨，少部分为二氧化碳所中和，余下被吸收至血液，少量的氨可随汗液、尿或呼吸排出体外。人们可感觉最低浓度约为5ppm，在接触低浓度的氨的室内环境中工作的工人们，尿中尿素和氨含量均增加，血液中尿素则明显增加。 

室内空气中氨的来源主要来自建筑施工中使用的混凝土外加剂，特别是在冬季施工过程中，在混凝土墙体中加入尿素和氨水为主要原料的混凝土防冻剂，这些含有大量氨类物质的外加剂在墙体中随着温湿度等环境因素的变化而还原 成氨气从墙体中缓慢释放出来，造成室内空气中氨的浓度大量增加。另外，室内空气中的氨也可来自室内装饰材料中的添加剂和增白剂。同时氨的制备、运输和使用的场所以及人和动物的粪便等都可以产生氨气，由于催化选择性还原氮氧化物的广泛使用，导致氨在运输、储存和反应不完全导致氨的逃逸进入大气，通过排风系统进入室内。因此必须采用有效手段对氨进行去除，以保证有关人们的身体健康。 

吸附法和光催化法是目前常用的降解封闭体系空气中氨污染物的方法。然而，对于吸附法，当氨的吸附和脱附达到平衡时，吸附剂就会失效或者需要再生，如中国专利CN101422722A采用单质碘和二价铜为吸附剂，对氨等有毒物质吸附得到了较高的吸附量。光催化对氨的降解效率较低也限制了其广泛的应用。催化氧化法降解空气中的氨是一种长效的方法。中国专利CN101474419A用稀土氧化物、氧化锌和氧化(亚)铜做催化剂对氨的吸附或催化降解，得到了很好的效果，24小时光的去除率为90％。可见用吸附和催化联系技术将有很大的发展前景，先将氨分子吸附在催化的表面，然后将其催化分解掉。 

本发明的目的是提供一种在低温和高湿度的条件下吸附和高效分解氨的催化剂，可稳定地将氨分解成氮气。 

发明内容

本发明的目的在于提供在低温、高湿度条件下能将氨分解成氮气的负载的催化剂。

本发明的另一个目的是提供上述催化剂的制备方法。 

本发明的目的是通过以下技术方案来实现 

本发明提供的催化材料，采用氧化还原-回流法： 

1.铜-铁复合氧化物粉末的制备 

氧化还原-回流法主要步骤：按照一定的摩尔比，将二价铜盐、强氧化剂、硝酸铁盐在酸性溶液中混合，生成的黑色沉淀物在90～100℃的水溶液中剧烈搅拌回流12～48h后，过滤、洗涤，在100～150℃干燥10～24h，然后在200～700℃焙烧得到铜-铁复合氧化物催化材料。 

2.铜-铁复合氧化物负载的催化材料的制备。 

称取一定量铜-铁复合氧化物，加入一定比例的去离子水和权利要求9中的无机粘合剂，高速搅拌1～24h，得到一定浓度铜-铁复合氧化物浆液。将预先处理好的蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫浸渍在上述铜-铁复合氧化物浆液中，浸渍0.5～5min后取出，吹尽孔道中的残液，在空气中阴干后80～150℃干燥8～24h，在200～800℃空气下焙烧1～24h，得到氧化锌负载的催化材料。 

本发明技术效果