[发明专利]常温高效臭氧分解催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及工业、民用臭氧应用及净化领域，特别涉及一种在常温下可分解高达几千ppm臭氧的催化剂及其制备方法。

背景技术

臭氧的应用非常广泛，工业水处理、烟气脱硫、脱销的尾气中含有大量未分解的臭氧，医药卫生、餐饮行业的消毒杀菌，打印机、复印机、紫外灯工作过程中都会向周围的空气中散播臭氧，我国规定在居住环境，臭氧浓度超过0.16mg/m³时就构成空气污染；在作业场所，臭氧浓度超过0.2mg/m³时就构成污染，因此，在产生臭氧的场所，要及时进行臭氧的分解净化，以免对周围人群造成伤害。

在温度超过100℃以后，臭氧分解非常剧烈，达到270℃高温时，可立即转化为氧气。而100℃以下，臭氧的分解比较缓慢，需要在催化剂的作用下才能迅速分解，不会对周围空气形成污染。同时，臭氧的分解会释放热量，每摩尔臭氧分解放出的热量达到142.5kJ，这就要求臭氧分解催化剂不能是易燃物质，以防发生火灾。

目前用于臭氧分解的催化剂大多为金属氧化物或复合金属氧化物，其中银、锰、铜的使用最为广泛，大多是负载于陶瓷、活性炭、纤维等载体上，虽然具有一定的使用寿命，但是制备工艺比较复杂，很难实现大规模生产。而且目前大部分催化剂都需要辅助加热设施才能有效的分解臭氧，造成电力的消耗。因此，提供一种既便于生产，又能在常温下高效分解臭氧的催化剂具有重要意义。

此外，臭氧的使用环境大多湿度较大，例如水处理工程中的臭氧尾气，相对湿度达到100％，因此要求臭氧分解催化剂必须具有很好的抗水蒸气的能力。工业应用的臭氧催化剂大多用量较大，使用时间较长，如果催化剂强度很小，在长期的使用过程中，底层催化剂容易粉化，堵塞气路，造成事故，因此臭氧分解催化剂要想实现工业应用，强度必须达到一定的要求。

随着臭氧技术的发展，大功率高浓度臭氧发生器已经应用于实际，因而使用之后的尾气浓度也较高，可达10g/m³(约5000ppm)，以往的臭氧催化剂多应用于几个ppm至几十个ppm浓度臭氧的处理，而能够彻底净化几千个ppm臭氧的催化剂还未出现。

实际应用过程中，臭氧浓度的波动很大，可能会在短时间内出现瞬间极大值，如果催化剂在短时间内的高浓度下被穿透，便影响了催化剂的使用寿命，因此，抵抗臭氧浓度波动的能力也是臭氧分解催化剂性能的一个体现。同时，工业上需要处理的气流量也较大，如果催化剂只能在低空速下使用，那么臭氧吸收塔的尺寸就要做的很大，填料就要很多，这样就带来了极大的风阻，造成能耗的升高，有悖于节能理念，因此要求催化剂能够在较大的空速下稳定、安全的工作。

随着人们对生活质量要求的逐步提高，国家和地方制定的工厂的排放标准也越来越严苛，这就要求生产工艺尽量绿色化，不排放废水废气。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种常温下能彻底净化几千ppm的臭氧且能抵抗臭氧浓度剧烈波动、抗水蒸气性能优良、使用寿命长的常温高效臭氧分解催化剂。

本发明同时还要提供一种常温高效臭氧分解催化剂的制备方法，该方法简单易行，无废水，废气排放，成本低，所得常温高效臭氧分解催化剂能彻底净化几千ppm的臭氧且能抵抗臭氧浓度剧烈波动、抗水蒸气性能优良、使用寿命长。

为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：

一种常温高效臭氧分解催化剂，其特征在于：该催化剂是将硝酸锰、硝酸铈、硝酸银按摩尔比为1∶0.3～0.5∶0.01～0.1的比例配制成溶液，以碳酸钾和/或碳酸氢钾为沉淀剂，以氯酸钾为氧化剂，沉淀而制成活性组分，然后加入N，N-二乙基乙胺，在反应釜中、温度180℃～220℃下进行晶化，晶化后，进行压滤，获得含水量在70wt％～80wt％之间的沉淀，然后添加粘结剂和造孔剂，搅拌均匀，进入到挤条机中挤出，成型为圆柱状颗粒，于80℃～100℃下烘干，然后装入马弗炉内，于450℃～550℃下焙烧而成，所述催化剂的表面积为140～145m²/g，孔体积为0.55～0.56cm³/g，孔径为15.4～16.2nm，真实密度为0.70～0.72g/mL，积密度为0.40～0.50g/mL。

根据本发明的进一步实施方案：所述配制成的溶液中，硝酸锰、硝酸铈、硝酸银的浓度分别为0.3～0.7mol/L、0.2～0.3mol/L以及0.03～0.06mol/L。