专利名称：一氧化碳氧化净化的方法
技术领域：
本发明涉及一种一氧化碳氧化净化的方法，属于一氧化碳转化技术。
技术背景一氧化碳(CO)排放现已成为严重的环境问题，含碳燃料不完全燃烧的排放气、矿井中的气体等均含有大量的co。其中，汽车尾气排放的co约占全球co排放的半数以上。CO是一种易燃、易爆、有毒的气体污染物。当空气中CO的含量超过30mg/mS时，可以使 人中毒；当含量超过12.5%，就有爆炸的危险。因此采用CO氧化净化的方法、将CO转化 为C02，对消除CO污染有很大的实际意义。CO的氧化净化在很多方面都有重要的应用意义。如呼吸用气体净化器、CO气体探 测材料、C02激光器中气体的纯化、封闭体系(飞机、潜艇、航天器等)中微量CO的去 除。另外，在燃料电池系统中，富氢气体中CO的优先氧化可以避免电池电极的CO中毒。 目前，CO氧化净化使用较多且效果较好的是贵金属如铂、钯、金等催化剂。Lorna B. Ortiz-Soto等使用Pt-Au/Ti02催化齐U，在被净化气体组成为l。/。CO和99。/。空气，空速为120，000 ml/h'geat的条件下，在8(TC时可将CO完全氧化为C02; Zhu等将Pd/Ce02-1102用于CO的氧化 净化，在被净化气组成为P/。CO， 1%02和98%八1~，空速为39，000 ml/h'gcat的条件下，在54'C 时可以完全氧化CO; Wu等将Au/Ti02用于CO的氧化净化，在气体组成为1%<30和99%空气， 空速为20,000h"的条件下，在303K是可以将CO完全转化为CO2。使用贵金属催化剂虽然可 以较好的去除CO，但贵金属催化剂有价格昂贵且原料稀有的缺点，从节约能源和实用性角 度考虑，需要研究具有高活性的常规金属或其氧化物催化剂。目前使用较多的常规金属或其氧化物催化剂是铜或氧化铜催化剂，但该催化剂CO氧化 净化效果不是很理想，CO完全氧化需要较高的温度。Zheng等使用50mgCuO/CeO2催化剂， 在被净化气体组成为l。/。CO和99。/。的空气，气体流速为33.6ml/min的条件下，在14(TC时可以 达至UlOO。/oCO转化率。 内容发明本发明的目的在于提供一种一氧化碳氧化净化的方法，该方法在较低的温度下可以完 全将CO氧化为C02。本发明是通过下述技术方案加以实现的， 一种一氧化碳氧化净化的方法，其特征在于 包括以下过程在温度0 25(TC及空速10ml/h'geat 400,000ml/h^at的条件下，将相对湿度0 96。/。的空气与CO按摩尔比为100: 0.01 5混合的气体，通过按钴、钸和锰的原子摩尔比 为40-100: 1.0-40: 1.0 40的氧化钴、氧化铈和氧化锰的混合氧化物催化剂后，将CO氧化 净化为C02。上述的CO氧化净化温度为0~ 150°C 。本发明具有以下优点催化剂由钴、铈、锰混合氧化物组成，制备催化剂的原料价格 相对较低。使用该催化剂氧化净化一氧化碳，在10ml/h'gcat 400，000ml/h'gcat空速范围内， 在0 15(TC、即较低的温度下可以获得较高的CO转化率。
具体实施方式
实施例1共沉淀方法制备Co304-Ce02-MnOx催化剂(以制备Co: Ce: Mn=8: 1: 1 (原子摩尔 比)、O.lmol的Co304-Ce02-MnOx催化剂为例)(1) Ce(N03)3禾a Co(N03)2溶液的配制用天平分别准确称量4.342g Ce(N03)3-6H20 (O.Olmol)禾n 23.282gCo(N03)2'6H20 (0.08moD,并分别向两种物质中加入少量水直至完 全溶解。(2)Mn(N03)2溶液的称取用天平准确称量质量含量为50%的Mn(N03)2溶液3.579g (O.Olmol)。 (3)将三种硝酸盐溶液均匀混合。(4)取适量的质量百分比为10 15%的碳 酸钠水溶液与配制好的Co、 Ce、 Mn混合溶液并流滴定到pH值在8.5 9.5之间的水中， 同时不断的搅拌，搅拌速率约为300r/min。 (5)滴定完毕后，继续搅拌4小时。然后对沉 淀进行洗涤，抽滤。洗涤时用蒸馏水洗涤三次，伴有搅拌。(6)将洗涤和抽滤后的滤饼放 置在8(TC的恒温烘箱中干燥24小时。然后将干燥好的样品在一定温度下焙烧5小时。即 得到Co304-Ce02-MnOx (8: 1: 1)催化剂。将以上述方法制备的Co304-Ce02-MnOx催化剂用于CO的氧化净化使用常压固定床石英管反应器，石英管反应器规格为010。将上述方法制备的催化剂 200mg、颗粒度为40 60目，装入反应器。再通入组成为CO与空气摩尔比1: 100、流速 为134ml/min的混合气。从2(TC开始，每l(TC设一个温度点，直至CO完全被氧化。每个 温度点反应1小时。CO转化率的检测，采用SP-2100型气相色谱，5A分子筛柱和GDX-502 柱，甲垸转化炉，TCD和FID进行检测。在上述条件下，CO氧化净化的结果如下2(TC时，CO转化率16.1%; 3CTC时，CO转化率为50.9%; 40'C时，CO转化率为98.6%; 50'C时，CO转化率为100%。 实施例2按实施例1的催化剂制备步骤，制备Co304-Ce02-MnOx (8: 1: 0.6)催化剂，用该催 化剂进行CO氧化净化，CO氧化条件同实施例l，其结果为2(TC时，(20转化率为9.6%; 30。C时，CO转化率为28.5。/。； 40。C时，CO转化率为88.0%; 5(TC时，CO转化率为100%。 实施例3按实施例1的催化剂制备步骤，制备Co304-Ce02-MnOx (8: 1: 1.5)催化剂，用该催 化剂进行CO氧化净化，CO氧化条件同实施例1，其结果为2(TC时，CO转化率为10.4%; 30。C时，CO转化率为32.8。/。； 40。C时，CO转化率为92.5%; 50。C时，CO转化率为100%。 实施例4按实施例l的催化剂制备步骤，制备C0304-Ce02-MnOx (8: 1: 2)催化剂，用该催化 剂进行CO氧化净化，CO氧化条件同实施例l,其结果为20'C时，CO转化率为9.35。/。； 30。C时，CO转化率为28.4。/。； 40。C时，CO转化率为85.7。/。； 50。C时，CO转化率为100。/。。 实施例5按实施例1的催化剂制备步骤，制备C0304-Ce(VMn0x (8: 1.5: l)催化剂，用该催化剂进行co氧化净化，co氧化条件同实施例i，其结果为2crc时，co转化率为io.i%;30'C时，CO转化率为34.9。/。； 4(TC时，CO转化率为97.2%; 5(TC时，CO转化率为100%。 实施例6按实施例1的催化剂制备步骤，制备Co304-Ce02-MnOx (8: 2: 1)催化剂，用该催化 剂进行CO氧化净化，CO氧化条件同实施例l，其结果为2(TC时，CO转化率为15.9。/。； 30。C时，CO转化率为43.P/。； 4(TC时，CO转化率为90.5。/。； 50。C时，CO转化率为100%。 实施例7将混合气的流速变为268ml/min;其他CO氧化净化条件同实施例1。使用 Co304-Ce02-MnOx (8: 1: l)催化剂，CO氧化结果为30。C时，CO转化率为12.4%; 40°C 时，CO转化率为22.1。/。； 5(TC时，CO转化率为55.9%; 60'C时，CO转化率为86.6%; 70°C 时，CO转化率为98.7。/。； 80。C时，CO转化率为1000/0。 实施例8将混合气的流速变为400ml/min;其他CO氧化净化条件同实施例1。使用 Co304-Ce02-MnOx (8: 1: l)催化剂，CO氧化结果为:4(TC时，CO转化率为9.7%; 50°C 时，CO转化率为24.3。/。； 60。C时，CO转化率为51.4。/。； 7(TC时，CO转化率为76.0。/。； 80°C 时，CO转化率为92.0。/。； 90。C时，CO转化率为98.6。/。； 100'C时，(30转化率为100%。 实施例95将混合气的流速变为33.5ml/min;其他CO氧化净化条件同实施例1。使用 Co304-Ce02-MnOx (8: 1: l)催化剂，CO氧化结果为:20。C时，CO转化率为100%; 30°C 时，CO转化率为100。/。； 40。C时，CO转化率为100。/。； 50。C时，CO转化率为100%。 实施例10将混合气的流速变为67ml/min;其他CO氧化净化条件同实施例1。使用 Co304-Ce02-MnOx (8: 1: l)催化剂，CO氧化结果为:20'C时，CO转化率为100%; 30°C 时，CO转化率为100。/。； 40。C时，CO转化率为100。/。； 50。C时，CO转化率为1000/。。 实施例11混合气的组成变为CO与空气摩尔比3: 100;其他CO氧化净化条件同实施例7。使用 Co304-Ce02-MnOx (8: 1: l)催化剂，CO氧化结果为:3CTC时，CO转化率为10.4%; 40。C 时，(30转化率为23.4%; 50。C时，CO转化率为52.7%; 6(TC时，CO转化率为82.7%; 70°C 时，CO转化率为98.2。/。； 8(TC时，CO转化率为100。/0。 实施例12将混合气的组成变为CO、水蒸气与空气摩尔比为1:4: 100;其他CO氧化净化条件同 实施例l。使用Co304-CeOrMnOx (8: 1: l)催化剂，CO氧化结果为5(TC时，CO转化 率为41.9%; 60。C时，CO转化率为91.4。/。； 7(TC时，CO转化率为99.3%; 8(TC时，CO转 化率为100%。 实施例13将混合气的组成变为CO、水蒸气与空气摩尔比为1:4: 100;其他CO氧化净化条件同 实施例7。使用Co304-CeOrMnOx (8: 1: l)催化剂，CO氧化结果为5(TC时，CO转化 率为23.9%; 60。C时，CO转化率为70.6。/。； 70。C时，CO转化率为93.4%; 8(TC时，CO转 化率为98.0%; 90。C时，0)转化率为100%。 实施例14将混合气的组成变为CO、水蒸气与空气摩尔比为2:2: 100;其他CO氧化净化条件同 实施例7。使用Co304-Ce02-MnOx (8: 1: 1)催化剂，CO氧化结果为5(TC时，CO转化 率为32.7%; 6CTC时，CO转化率为80.6。/o; 70。C时，CO转化率为95.0%; 8(TC时，CO转 化率为98.8%; 9(TC时，CO转化率为100。/。。
权利要求
1、一种一氧化碳氧化净化的方法，其特征在于包括以下过程在温度0～250℃及空速10ml/h·gcat～400,000ml/h·gcat的条件下，将相对湿度0～96％的空气与CO按摩尔比为100∶0.01～5混合的气体，通过按钴、铈和锰的原子摩尔比为40～100∶1.0～40∶1.0～40的氧化钴、氧化铈和氧化锰的混合氧化物催化剂后，将CO氧化净化为CO2。
2、 按权利要求1所述的一氧化碳氧化的方法，其特征在于， 一氧化碳氧化净化温度为 0 150°C。
全文摘要
本发明公开了一种一氧化碳氧化净化的方法，属于一氧化碳转化技术。该方法包括以下过程在温度0～250℃及空速10ml/h·g<sub>cat</sub>～400,000ml/h·g<sub>cat</sub>的条件下，将相对湿度0～96％的空气与CO按摩尔比为100∶0.01～5混合的气体，通过按钴、铈和锰的原子摩尔比为40～100∶1.0～40∶1.0～40的氧化钴、氧化铈和氧化锰的混合氧化物催化剂后，将CO氧化净化为CO<sub>2</sub>。本发明的优点在于采用的催化剂原料价格相对较低；在相对较低的温度下可以将CO氧化净化成CO<sub>2</sub>。
文档编号B01J23/889GK101249376SQ20071015046
公开日2008年8月27日 申请日期2007年11月28日 优先权日2007年11月28日
发明者源 刘, 强 郭 申请人:天津大学