[发明专利]高负载量的氧气净化催化剂及其生产方法

说明书

技术领域

本发明属于气体净化领域，具体涉及高负载量的氧气净化催化剂及其生产方法。

背景技术

采用催化氧化方法对含CO、挥发性有机化合物C_xH_y（烃类）、挥发性有机化合物C_xH_yO_z（醛、酮、酸、酯）中的一种或几种杂质的氧气进行净化处理，目前，现有的催化氧化催化剂大多采用搭载有贵金属或其氧化物的催化剂，贵金属产量低，价格相对较高且受供求关系影响很大，难以实现工业生产批量化以降低成本，故此类催化剂成本一直居高不下。

目前工业上催化剂制备方法多采用共沉淀法，常用沉淀剂为Na₂CO₃、NaOH、NaHCO₃，将活性组分前驱物溶解加入沉淀剂、然后经过滤、洗涤沉淀，或再将沉淀和有机酸溶液加载体浸渍，再经干燥和高温焙烧制得催化剂，所得催化剂虽然具有较高的活性，但是残存的Na对催化剂性能产生影响，为消除Na，需多次重复洗涤、过滤，废水产生多，不宜于大规模进行工业化生产。再者，各类催化剂的制备过程中通常使用了硝酸盐等物质，大多为试验技术，批量化生产实施难度大。又，采用浸渍法制作催化剂时，其干燥、焙烧等步骤会产生大量的氮氧化物等有毒气体，对空气造成严重污染。

本领域急需一种成本便宜，清洁环保的氧气净化催化剂。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种全新的氧气净化催化剂，具有负载量高，成本便宜，清洁环保的优点。

本发明氧气净化催化剂，含有载体和活性成分：所述载体为固体氧化物，如Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、ZrO₂、分子筛中的一种；所述活性成分为Cu、Cr、Ni、Ce的复合氧化物，其摩尔比为Cu：Cr：Ni：Ce＝1.2～1.5：1～1.2：0.3～0.5：0.1～0.2。为便于制作和使用过程中的拆装，控制载体粒径2～5mm。

进一步的，制备本发明活性成分“Cu、Cr、Ni、Ce的复合氧化物”所采用的活性成分前驱物为Cu、Cr、Ni、Ce的硝酸盐。

本发明氧气净化催化剂的生产方法如下：

A、活性成分前驱物溶于去离子水中得前驱物溶液，控制金属离子总浓度为1～3mol/L；

溶解时选择去离子水的原因是：不引入Cl^-，避免催化剂中毒；

B、前驱物溶解形成前驱物溶液后，加入载体浸渍，浸渍时加热搅拌，浸渍温度30～50℃，浸渍时间6～24小时，过滤，得浸渍载体；

提高浸渍液温度和增加搅拌能增加浸渍量和浸渍深度，故浸渍时加热搅拌，负载量高；

C、浸渍载体采用沉淀处理法或直接焙烧法制成催化剂。

步骤C中所述沉淀处理法为：

（1）浸渍载体与NH₃反应，生成金属氢氧化物沉淀和NH₄NO₃；

（2）通水蒸汽洗涤载体，使NH₄NO₃脱离固相；

（3）室温下通入空气或氮气或氧气除去载体上残余水分，将气体升温至50～70℃对载体干燥8～12小时；

（4）然后将气体以每小时升温50-100℃的速率升温至450～550℃对载体进行焙烧5～8小时，停止加热，持续通气降温至室温，即得催化剂。

采用沉淀处理方法不产生氮氧化物，无空气污染，步骤（3）和步骤（4）产生的尾气可直接排放；通水蒸汽洗涤浸渍后载体上的NH₄NO₃，无废水产生。

步骤C中所述直接焙烧法为：

（1）室温下通入空气或氮气或氧气除去载体上残余溶液，将气体升温至50～100℃对浸渍载体干燥8～12小时；

（2）然后将气体以每小时升温50-100℃的速率升温至450～550℃对载体进行焙烧5～8小时，停止加热，持续通气降温至室温，即得催化剂。

其中，步骤（1）和步骤（2）通入气体产生的废气引入含双氧水的碱水吸收槽则可避免、消除废气对环境的污染和不良影响。

采用直接焙烧法时，干燥和焙烧过程中产生的氮氧化物通过碱水吸收，达到零排放，无空气污染。