[发明专利]一种烧结金属纤维束催化剂的制备方法、催化剂及装置

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护技术领域，具体是涉及一种烧结金属纤维束催化剂的制备方法、催化剂以及使用该催化剂的装置。

背景技术

随着经济的增长，人民生活水平的提高，人们对生活环境的要求也越来越高。工厂及室内建筑涂料的有毒有害废气排放，严重影响居民的健康，恶化了生活环境。具有异味的工业和建筑涂料VOCs已经成为居民投诉的焦点。为此国内许多省市都已开展“清洁空气行动”，寻求一种高效率、低能耗的清洁治理技术治理VOCs和恶臭的排放已是刻不容缓。

传统的治理方法中：吸收法、吸附法、冷凝法、生物法和低温等离子体法。其中活性炭吸附和生物法是目前控制工业VOCs和恶臭的最常见工艺。生物法具有投资及运行费用低等优点，但占地面积大，处理效果不稳定，且适于处理低浓度VOCs等缺点。而活性炭吸附法中，虽然在达到饱和吸附量前具有良好的除臭和吸附VOCs的效果，但其维护管理费用高，废炭再生麻烦。

在上述这些技术中低温等离子体技术已经引起越来越多的关注，等离子体被称作除固态、液态和气态之外的第四种物质存在形态，是由电子、离子、自由基和中性粒子组成的导电性流体，整体保持电中性。在低温等离子体内，有大量的高能电子及高能电子激励产生的·O、·OH等活性粒子，通过一系列物理、化学反应将有害气体污染物氧化成无害物或低毒物。与其他VOCs和恶臭废气治理技术相比，低温等离子体技术具有工艺简单、处理流程短、投资少、占地小、去除率高、运行费用低(主要表现为电费)、适用范围广等特点。

利用低温等离子体处理VOCs和恶臭废气时，也还存在一些问题：1.在较低放电电压下，对一些结构稳定的VOCs去除效率不高(如喷漆废气中的笨、甲苯等)；2.放电区域小，污染气体停留时间短；3.工业化放电电源要求较高，需要稳定放电。

针对上述单一等离子体处理技术的不足，人们提出了等离子体催化技术，已经进行了广泛的研究和工业中试中，实验结果理想，克服了上述单一等离子体技术的不足，然而由于低温等离子体放电产生的高能和活性物质有很大部分是短寿命物质(short-lived物质)，现行的等离子体催化结合技术无论是两段式还是一段式，都存在不能充分利用这些产生的物质的缺陷。另外，针对VOCs或恶臭处理中，低温等离子体技术相对等离子体催化技术还存在相对能耗高，较低放电电压下，污染物去除率不高，还存在部分中间产物，造成二次污染，而在传统等离子体催化技术结合方式中，存在放电过程产生的short-lived物质利用率不高，而像金属纤维束这类金属材料制备催化剂，制备过程复杂，附载量不大，易脱附。

烧结金属纤维(SMF)是目前国内外研究较多的一种新型材料，它是以镍铬合金纤维或者铁铬铝合金纤维为原料，通过布毡、压制和高温烧结制成。烧结金属电极具有多孔结构，不同的孔径层形成孔径梯度，孔径以介孔(2-50nm)和大孔(＞50nm)为主，内部含有大量连通或半连通的孔隙，通过一定处理后，孔隙率最高可达80-90％，压力损失小，耐高温和易加工，是优良的催化剂载体。(Igor Yuranov，Albert Renken，Zeolite/sintered metal fibers composites as effective structured catalysts，Applied Catalysis A：General 281(2005)55-60)

发明内容

本发明提供了一种烧结金属纤维束催化剂的制备方法，该方法使用经表面处理的烧结金属纤维束作为载体负载金属催化剂，提高了产品中金属催化剂的负载量，且该方法工艺简单，易于操作。

一种烧结金属纤维束催化剂的制备方法，包括：

(1)通过阳极氧化法对烧结金属纤维束进行表面处理，具体过程如下：

(i)首先在0.5-0.7A电流强度下，氧化处理10-40min，在烧结金属纤维束表面形成致密氧化膜；

(ii)然后将电流强度调整到0.8-1.2A，氧化处理10-20min，得到表面带有附载孔隙的烧结金属纤维束；

(2)将步骤(1)得到的表面带有附载孔隙的烧结金属纤维束浸渍到含有金属催化剂的水溶液中至少30分钟，负载完成后，经煅烧得到烧结金属纤维束催化剂(下称SMF催化剂)。