[发明专利]用于电解法处理二甲苯废气的催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于电解法处理二甲苯废气的催化剂，它是由MnO2的和TiO2两种金属氧化物共晶生长而形成的纳米级Mn/Ti复合型材料。其制备方法具体如下：步骤一，制备凝胶溶液，步骤二，制备模板剂溶胶溶液，步骤三，将凝胶溶液与模板剂溶胶溶液反应得到催化剂前驱体，步骤四，将催化剂前驱体研磨成型后得到催化剂。本发明所得到的一种用于电解法处理二甲苯废气的催化剂及其制备方法，采用纳米Mn/Ti双金属复合型材料，以模板剂作为结构引导，使得金属晶体生长于一定的骨架结构中，同时使材料具有一定的空间结构，吸附性能佳；复合材料中主要成分均为具有催化性能的活性组分，则该材料催化活性高。

技术领域

本发明属于环境污染废气治理领域，具体涉及一种用于电解法处理二甲苯废气的催化剂及其制备方法。

背景技术

二甲苯废气是典型的挥发性有机物（VOCs），它主要来源于喷漆、印刷、涂料、制药等化工行业和垃圾、污水、废料池等场所。其较强的挥发性，使得这类气体在生产及使用过程中，大量地挥发到大气中，对刺激人体、动物的感觉器官，甚至对神经系统、造血功能、生殖等器官造成不同程度的毒性影响。因此，对二甲苯废气的治理是十分必要的。

目前工业上处理二甲苯废气的技术主要分为降解处理技术和回收利用技术两类。降解技术主要包括燃烧法、光分解法、生物法等，回收技术主要包括吸附法、吸收法和膜分离法等，但二甲苯废气无太大回收意义。燃烧法是通过高温燃烧，将有机废气氧化为CO₂和H₂O的方法，使用催化剂可有效降低燃烧温度，燃烧法具有处理效果好，无二次污染的特点，但其缺点为运行费用过高；光分解法具有设备占地小、操作简单、无二次污染等特点，但其处理效果较差，只能针对低浓度、小风量废气；生物法利用微生物在好氧条件下对污染物的降解，其特点运行成本低、处理效果好，但其设备占地面积较大。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术的不足而提供一种吸附能力强，催化效果佳，使用寿命长的用于电解法处理二甲苯废气的催化剂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明所设计的一种用于电解法处理二甲苯废气的催化剂，它是由MnO2的和TiO2两种金属氧化物共晶生长而形成的纳米级Mn/Ti复合型材料。

一种用于电解法处理二甲苯废气的催化剂制备方法，具体步骤如下：

步骤一，将锰盐溶解于盐酸和无水乙醇的混合液后加入稳定剂，将钛基化合物加入上述混合溶液中，在一定温度下，搅拌中缓慢滴加超纯水，搅拌均匀后得到透明稳定的凝胶溶液；

步骤二，以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵（以下简称CTAC）为结构导向剂，以一定温度的超纯水为溶剂，以一定的Mn：CTAC摩尔比，配制与凝胶溶液体积相同的CTAC溶液，即为模板剂溶胶溶液；

步骤三，在一定搅拌速度下将模板剂溶胶溶液缓慢加入步骤一制备的凝胶溶液中，在一定温度条件下，反应一定时间得到催化剂前驱体混合液，离心分离洗涤后得到催化剂前驱体，将其置于105℃烘箱中烘干备用；

步骤四，将步骤三制备得到的催化剂前驱体置于马弗炉中，以恒定的升温速率升温至250~1200℃，恒温煅烧即可得到纳米级Mn/Ti复合型材料，材料研磨过筛网，经粘合成型后即为用于电解法处理二甲苯废气的催化剂。

作为优选，步骤一中所述的锰盐为氯化锰、硫酸锰、硝酸锰中的一种或多种，其活性组分Mn含量为0.01mol/L-0.05mol/L；所述的盐酸为12mol/L浓盐酸，其使用量为无水乙醇体积的0.5‰-15‰；所述的钛基化合物为钛酸四丁酯、四氯化钛、硫酸钛中的一种或多种，其活性组分Ti含量为0.1-10mol/L；所述的稳定剂为分析纯冰醋酸，其使用量为无水乙醇体积的0.1‰-2‰，超纯水使用量为无水乙醇体积的0.5%-15%；滴加超纯水时溶液温度控制在30~40℃。

作为优化，步骤一中活性组分Mn与活性组分Ti的摩尔比在1：2-1：20的范围内。