[发明专利]一种臭氧催化氧化催化剂及其去除湿冷条件下VOCs的应用

说明书

本发明属于废气处理的技术领域，公开了一种臭氧催化氧化催化剂及其去除湿冷条件下VOCs的应用。所述臭氧催化氧化催化剂是以氧化铝作为催化剂的载体，以锰‑铈双金属混合物作为活性组分。本发明的催化剂在臭氧催化氧化挥VOCs中应用，特别是在臭氧催化氧化湿冷条件下VOCs的应用。本发明的催化剂稳定性好，在湿冷条件下，催化氧化具有强稳定性的甲苯，催化效率好。

技术领域

本发明属于废气处理的技术领域，具体涉及一种臭氧催化氧化催化剂及其去除湿冷条件下VOCs的应用。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是导致产生臭氧(O₃)和细颗粒物(PM_2.5)的前驱体，前者会引起光化学烟雾的产生，后者会导致灰霾的产生；同时，VOCs又会威胁人类及动植物的正常生命周期及环境质量。因此，全球对于VOCs的治理关注度越来越高。目前，对于VOCs的治理技术主要分为源头控制、过程管理和末端治理三个方面。在末端治理中，又主要分为回收和销毁两种方法。采用回收法并没有从根本上消除VOCs，只是对其进行了浓缩和转移。因此，对于VOCs的治理使用销毁技术较为普遍。其中，销毁技术主要可分为燃烧法、催化法和生物法，燃烧法较为简便，但是需要大量的热能作为支撑；而生物法虽然污染较小然而效率很低；催化法在一定程度上降低了反应物的能垒，既可以减小反应过程的能耗，又可以提高对于VOCs的治理效率。因而，催化法成为了治理VOCs较为普遍的一种方法。

目前，在多种催化法中，越来越多的研究开始着眼于向反应中加入强氧化剂，增加反应体系的氧化性，使得反应可以在更低的温度条件下进行。在众多的具有强氧化性质的物质中，臭氧的氧化电位为2.07V，仅次于氟(2.87V)。因此，利用臭氧与催化剂的协同作用催化氧化VOCs的技术得到越来越多的关注。

当前，利用臭氧与催化剂的协同作用催化氧化污染物的技术在废水的治理领域中应用的较为广泛，而在废气的治理领域中应用不多。其一，在废水的治理领域中，方便通过控制水体pH值改变反应过程的电位变化；其二，水体中的环境较为稳定，容易操控。这些在废气的治理中都很难实现，因此，为了更好的使臭氧与催化剂协同作用，需要对催化剂的各种性质进行改善，同时，还要合理的控制臭氧与废气的各种参与反应的条件。

公开号为CN108057433B中国发明专利公开了一种臭氧氧化催化剂，是以海泡石为载体，以氧化锌为活性组分进行滚圆成型得到的，对于水体中的COD具有一定的去除率；但是，该催化剂在制备过程中对于粒径的调控较为繁杂；在去除废水中的COD时，持续的时间较短；且投入的污染物浓度较高，加入的臭氧含量也相应较高，因此，在一些实际情况中不具有普遍的应用性。公开号为CN106622211B中国发明专利公开了一种臭氧催化氧化材料，是以改性的活性炭为载体，表面包覆了含有过渡金属氧化物的二氧化硅膜，以催化氧化废气中的苯。该发明对于臭氧和苯均有很高的分解率；但是，催化材料的制备过程较为繁杂，催化剂的机械强度较差，在实际工业中很难应用；催化材料中的二氧化硅是不定形的，不能完全包覆活性炭材料，导致活性炭被臭氧氧化，最终失去其吸附作用。公开号为CN109701546A中国发明专利申请公开了一种臭氧催化氧化催化剂，是以鸟粪石和干化污泥混合物为基体，以钴、镍、锰、铈、铷等多种金属氧化物为活性组分，催化净化生化废气。该发明选用的载体成本低廉，可实现废物的循环利用，对于非甲烷总烃有一定的去除率；但是，催化剂的制备过程较为繁杂，焙烧温度较高，且选用的活性组分较多；在活性评价的过程中，选用的处理对象均为一些短链的小分子物质，如非甲烷总烃；且相对湿度较低，仅有50％，反应温度相对较高，很难应用在一些实际情况中，不具有普遍的应用性。

发明内容

为了克服现有废气净化臭氧氧化催化剂中存在的制备工艺繁杂，以及人为控制在理想条件催化氧化具有强稳定性VOCs等问题，本发明提供了一种臭氧催化氧化催化剂及其应用。本发明的催化剂制备方法简单。所述催化剂在臭氧催化氧化挥发性有机物(VOCs)中应用，特别是在臭氧催化氧化湿冷条件下VOCs的应用。本发明的催化剂在湿冷的环境条件下，催化氧化具有相当稳定性的甲苯，催化效率好。