[发明专利]一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明属于工业废气催化燃烧及资源利用催化材料技术领域，具体为一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂、制备方法及应用。

背景技术

催化燃烧具有节省能源，净化率高，起燃温度低，无二次污染，工艺简单，实用范围广等优点，被广泛应用于石油化工、印刷、涂料、喷漆、炼胶、制药等行业的有机废气(VOCs)处理中。催化燃烧技术作为一种新型的燃烧技术，其技术核心体现在开发出活性高及热稳定性好的催化剂，其应用前景非常广阔。

目前国内外催化燃烧所用的催化剂主要分为贵金属和非贵金属两类。前者贵金属催化剂主要以Rh、Pt、Pd、Ru等制得，其催化活性高、使用寿命长，但成本高。后者非贵金属催化剂主要以过度金属V、Mn、Co、Cr、Cu、Fe、Ni、Ti、Sr等及稀土金属La、Ce、Zr、Pr等制得，其成本低廉、稳定性好，在一定条件下可达到贵金属催化剂的催化效果，故倍受研究者的青睐。

发明内容

本发明的目的在于提供一种原料均为非贵金属，价格低廉，对甲苯或其它VOCs工业废气的催化活性高、在高空速下燃烧温度低的催化燃烧VOCs整体式复合催化剂、其制备方法及应用。本发明目的通过以下技术方案来实现：

一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂，所述催化剂以堇青石陶瓷为第一载体，以γ-Al₂O₃为第二载体，在粘合剂的作用下，负载主催化剂和助催化剂所形成的整体式复合催化剂。

作为本发明一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的一个具体实施例，所述粘合剂占复合催化剂总质量的1.0～2.5％，所述粘合剂为甲氧基聚乙二醇、一水合氧化铝、聚乙烯醇中的一种或多种。

作为本发明一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的一个具体实施例，所述主催化剂为Fe₂O₃、NiO、CuO、Cr₂O₃、MnO₂中的两种或两种以上，所述助催化剂为La₂O₃、ZrO₂、TiO₂中的一种或多种；所述主催化剂占复合催化剂总质量的3.5～9.0％；所述助催化剂占复合催化剂总质量的0.2～1.2％。

作为本发明一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的一个具体实施例，以复合催化剂总质量计，所述主催化剂各组分的质量分数为Fe₂O₃：0～1.8％，NiO：0～2.0％，CuO：1.0～2.5％，Cr₂O₃：0～2.0％，MnO₂：0～4.0％；所述助催化剂各组分的质量分数为La₂O₃：0～1.0％，ZrO₂：0～1.0％，TiO₂：0～1.0％。

作为本发明一种催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的一个具体实施例，所述堇青石陶瓷载体占复合催化剂总质量的75～83％，所述γ-Al₂O₃占复合催化剂总质量的8～14％；所述堇青石陶瓷载体的孔密度为50～200孔/英寸²。

本发明还提供所述催化燃烧VOCs整体式复合催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)将主催化剂金属氧化物的水溶性盐配制成总金属离子浓度为110～178g/L和助催化剂金属氧化物的水溶性盐配制成总金属离子浓度为5～29g/L的溶液，水浴加热并搅拌；

2)将γ-Al₂O₃粉缓慢加入上述溶液中，持续搅拌40～60min，后静置沉化2～4h；经干燥、焙烧得复合催化剂粉末；

3)向粘合剂和上述步骤制备的复合催化剂粉末中加入去离子水，球磨搅拌25～50min，得复合催化剂浆液，其中，粘合剂与复合催化剂粉末的质量比为7～15％；

4)将堇青石陶瓷浸入上述浆液中，浸渍1～3min后取出，迅速吹通孔道并去除多余的浆液，室温下阴干，然后经干燥、焙烧即得整体式复合催化剂。

作为本发明催化燃烧VOCs整体式复合催化剂制备方法的一个具体实施例，步骤1)中所述水浴加热的温度为50～80℃，时间为30～50min。