用于氯乙烯催化燃烧的Ru/SnO2催化剂及其制备方法和应用与流程

本本发明涉及用于氯乙烯催化燃烧的ru/sno2催化剂及其制备方法和应用，具体地说，采用浸渍法将三氯化钌负载在用氨水沉淀法制备的sno2载体表面而制成，属于大气污染控制领域。

背景技术：

在聚氯乙烯生产过程中会排放大量的低浓度氯乙烯废气，如果直接排放到大气中会严重污染环境并危害公众健康。随着各国环境法规及排放标准的日趋严格，如何有效处理此类化合物成为各国研究的热点课题。催化燃烧方法具有操作温度低、净化效率高和无二次污染等优点，具有广阔的工业应用前景，因此，设计与制备具有催化活性高和稳定性好的催化剂至关重要。

在氯乙烯废气的催化燃烧技术中，常用的催化剂有钙钛矿型催化剂，过渡金属复合氧化物催化剂和负载型贵金属催化剂。钙钛矿型催化剂结构稳定、热稳定性好且具有较高的初活性，如文献(appl.catal.b:environ.,2013,134-135:310-315)制备的la0.8ce0.2mno3钙钛矿型催化剂和中国专利cn104888776a制备的lamnru0.02o3+δ钙钛矿型催化剂都对氯乙烯的催化燃烧反应表现出较好的初活性，但是容易生成多氯副产物和催化剂因氯中毒而失活。过渡金属复合氧化物催化剂因其低廉的价格和良好的活性而备受青睐，如文献(chin.j.catal.,2012,33:557-562)制备的ceo2-mnox催化剂在220^oc实现了氯乙烯的完全燃烧，但是容易生成多氯副产物和稳定性还有待验证。负载型贵金属催化剂虽然具有很高的催化活性，但是价格昂贵，如德国degussa和hoechst公司（catal.today,1993,17(1-2):383-390）共同开发了用于氯乙烯废气净化处理的催化燃烧技术，其催化燃烧床为活性氧化铝和pd-pt/al2o3催化剂双层结构，床层进口温度为350～380℃，出口温度580～680℃，但反应过程中生成的hcl、cl2及多氯副产物容易吸附在催化剂表面，导致其因氯中毒而失活。

上述文献和专利技术制备的催化剂虽然各有其优点，但是都存在以下不足之处：容易生成多氯副产物，造成二次污染；催化剂活性中心容易因氯中毒而失活，导致催化剂的稳定性不好。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于氯乙烯催化燃烧的ru/sno2催化剂及其制备方法，以克服现有催化剂存在的不足之处。

本发明所述的用于氯乙烯催化燃烧的ru/sno2催化剂的组成及其重量百分比含量为：

ru0.5~3.0%，

sno297.0~99.5%。

本发明所述的用于氯乙烯催化燃烧的ru/sno2催化剂中的sno2载体，采用氨水沉淀法制备，具体包括如下步骤：将氯化锡溶于去离子水中，然后逐滴滴加氨水至ph值=8~11，继续搅拌1~6小时，抽滤，洗涤至中性，将所得沉淀依次在100~140℃干燥8~16小时，在400~1200℃于空气气氛中焙烧2~6小时。

本发明所述的用于氯乙烯催化燃烧的ru/sno2催化剂，采用浸渍法制备，具体包括如下步骤：将氨水沉淀法制备的sno2载体加入到三氯化钌水溶液中，在40~80℃的水浴中搅拌至干燥，然后依次在100~140℃干燥8~16小时，在300~500℃于空气气氛中焙烧2~6小时。

本发明所述的ru/sno2催化剂用于氯乙烯催化燃烧反应中，其催化反应条件为：氯乙烯的浓度为1000~10000ppm，反应空速为15000~60000ml/h•gcat，反应压力为0.1~0.5mpa。

本发明的催化剂的显著优点之一在于，不生成毒性更大的多氯副产物，避免二次污染，能在较低的反应温度下将氯乙烯完全氧化为氯化氢或氯气、二氧化碳和水，然后用碱液进行吸收，实现氯乙烯废气的达标排放。

本发明的催化剂的显著优点之二在于，通过ru物种催化的deacon反应过程将氯乙烯在催化剂表面解离吸附的cl物种及时除去，使催化剂保持较好的活性、选择性和稳定性。

本发明的催化剂的制备方法的显著优点在于，采用浸渍法将三氯化钌负载在用氨水沉淀法制备的sno2载体表面而制成，制备方法简单易行，催化剂活性高，稳定性好。

附图说明

图1为sno2载体的焙烧温度对ru/sno2催化剂的催化活性的影响；

图2为ru负载量对ru/sno2催化剂的催化活性的影响；

图3为反应空速对ru/sno2催化剂的催化活性的影响；

图4为氯乙烯浓度对ru/sno2催化剂的催化活性的影响；

图5为反应压力对ru/sno2催化剂的催化活性的影响；

图6为0.5%ru/sno2催化剂的100小时稳定性。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明，但绝不是限制本发明的保护范围。

实施例1

sno2载体的制备：称取14.02g的sncl4•5h2o，溶于150ml去离子水中，然后缓慢滴加氨水至ph值=8，继续搅拌3小时，抽滤，洗涤至中性，120^oc干燥12小时，550^oc焙烧4小时，得到sno2载体。

0.5%ru/sno2催化剂的制备：将3.0g的sno2载体加入到1.5g的rucl3水溶液中（ru的含量为1wt.%），然后在60^oc水浴中搅拌至干燥，120^oc干燥12小时，350^oc焙烧4小时，得到0.5%ru/sno2催化剂。

ru/sno2催化剂的催化性能评价条件为：将0.4克ru/sno2催化剂置于石英管固定床反应器中，以空气为氧化剂，在氯乙烯浓度为1000ppm、反应空速为15000ml/h•gcat和反应压力为0.1mpa的条件下进行氯乙烯催化燃烧反应，反应尾气用毛细柱气相色谱仪进行检测。

实施例2

改变sno2载体的焙烧温度分别为400^oc、600^oc、800^oc、1000^oc和1200^oc，sno2载体的其他制备过程与实施例1相同。0.5%ru/sno2催化剂的制备过程和催化性能评价条件与实施例1相同。

sno2载体的焙烧温度对ru/sno2催化剂的催化活性的影响如图1所示。

实施例3

改变ru的负载量分别为1%、2%和3%，ru/sno2催化剂的其他制备过程与实施例1相同。sno2载体的制备过程和ru/sno2催化剂的催化性能评价条件与实施例1相同。

ru负载量对ru/sno2催化剂的催化活性的影响如图2所示。

实施例4

改变反应空速分别为30000ml/h•gcat、45000ml/h•gcat和60000ml/h•gcat，sno2载体的制备过程、0.5%ru/sno2催化剂的制备过程和其他催化性能评价条件与实施例1相同。

反应空速对ru/sno2催化剂的催化活性的影响如图3所示。

实施例5

改变氯乙烯浓度分别为3000ppm、5000ppm和10000ppm，sno2载体的制备过程、0.5%ru/sno2催化剂的制备过程和其他催化性能评价条件与实施例1相同。

氯乙烯浓度对ru/sno2催化剂的催化活性的影响如图4所示。

实施例6

改变反应压力分别为0.2mpa、0.3mpa和0.5mpa，sno2载体的制备过程、0.5%ru/sno2催化剂的制备过程和其他催化性能评价条件与实施例1相同。

反应压力对ru/sno2催化剂的催化活性的影响如图5所示。

实施例7

将0.4克实施例1制备的0.5%ru/sno2催化剂置于石英管固定床反应器中，以空气为氧化剂，在氯乙烯浓度为1000ppm、反应空速为15000ml/h•gcat、反应压力为0.1mpa和反应温度为250^oc的条件下进行100小时的氯乙烯催化燃烧反应，以此考察0.5%ru/sno2催化剂的稳定性，实验结果如图6所示。