一种去除VOCs废气的触媒及其制备工艺的制作方法

文档序号:15381930发布日期:2018-09-08 00:07阅读:668来源:国知局

本发明属于废气处理的技术领域,特别涉及一种用于去除vocs废气的触媒及其制备工艺。



背景技术:

vocs(volatileorganiccompounds)挥发性有机物,是指常温下饱和蒸汽压大于133.32pa、常压下沸点在50~260℃以下的有机化合物,或在常温常压下任何能挥发的有机固体或液体。最常见的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯、三氯甲烷、三氯乙烷、二异氰酸酯(tdi)、二异氰甲苯酯等。

室内空气中挥发性有机化合物浓度过高时很容易引起急性中毒,轻者会出现头痛、头晕、咳嗽、恶心、呕吐、或呈酩醉状;重者会出现肝中毒甚至很快昏迷,有的还可能有生命危险。长期居住在挥发性有机化合物污染的室内,可引起慢性中毒,损害肝脏和神经系统、引起全身无力、瞌睡、皮肤瘙痒等。有的还可能引起内分泌失调、影响性功能,苯和二甲苯还能损害系统,以至引发白血病。

当前,voc废气处理技术主要包括热破坏法、吸附法、吸附法和氧化处理方法等。

热破坏法是指直接和辅助燃烧有机气体,也就是voc,或利用合适的催化剂加快voc的化学反应,最终达到降低有机物浓度,使其不再具有危害性的一种处理方法。

吸附法,主要适用于低浓度、高通量有机废气。现阶段,这种有机废气的处理方法已经相当成熟,能量消耗比较小,但是处理效率却非常高,而且可以彻底净化有害有机废气。实践证明,这种处理方法值得推广应用。但是这种方法也存在一定缺陷,它需要的设备体积比较庞大,而且工艺流程比较复杂;如果废气中有大量杂质,则容易导致工作人员中毒。

生物处理法,是使用微生物的生理过程把有机废气中的有害物质转化为简单的无机物,比如co2、h2o和其它简单无机物等。这是一种无害的有机废气处理方式。一个完整的生物处理有机废气过程包括3个基本步骤:a)有机废气中的有机污染物首先与水接触,在水中可以迅速溶解;b)在液膜中溶解的有机物,在液态浓度低的情况下,可以逐步扩散到生物膜中,进而被附着在生物膜上的微生物吸收;c)被微生物吸收的有机废气,在其自身生理代谢过程中,将会被降解,最终转化为对环境没有损害的化合物质。因+此,生物处理法成本高,工艺要求高。

氧化法,对于有毒、有害,而且不需要回收的voc,热氧化法是最适合的处理技术和方法。氧化法的基本原理:voc与o2发生氧化反应,生成co2和h2o,该氧化反应和化学上的燃烧过程相类似,但其由于voc浓度比较低,在化学反应中不会产生肉眼可见的火焰。然而氧化法通常需要催化剂或助剂,对控制调节的要求也比较高,对于一般应用场所来说,难以推广。

冷凝回收法,在不同温度下,有机物质的饱和度不同,冷凝回收法便是利用有机物这一特点来发挥作用,通过降低或提高系统压力,把处于蒸汽环境中的有机物质通过冷凝方式提取出来。冷凝提取后,有机废气便可得到比较高的净化。其缺点是操作难度比较大,在常温下也不容易用冷却水来完成,需要给冷凝水降温,所以需要较多费用。

通常,为人们所普遍接受的,是吸附法。例如专利申请201710697139.x公开了用于工业废气处理的挥发性有机物吸附剂,包括以下组分:溶胶二氧化钛、酚醛树脂、碳酸钾、乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、伯胺类单体、五氧化二钒、亚硫酸氢钠、活性炭、活性炭改性剂、卤化苄单体。本发明在光催化剂中加入了二氧化碳吸附剂,使得挥发性有机物在光催化氧化后分解出来的二氧化碳能够快速被吸收,减少了二氧化碳的排放量。然而,该专利申请所采用的吸附剂包含成分多,制备较为复杂,成本高,难以为大多数用户所接受。



技术实现要素:

为了解决上述问题,本发明的目的是提供一种去除vocs废气的触媒及其制备工艺,该触媒及其制备工艺构成简单,易于实现,可广泛应用于各自环境下的vocs废气处理。

基于此,为实现上述目的,本发明的技术方案为:

一种去除vocs废气的触媒,其特征在于所述触媒是将铈、钴、铜的混合物附着在煤渣的表面形成。通过在煤渣的表面附着铈、钴、铜的混合物,使其吸附力得以提升,同时结合铈、钴、铜的分解作用,有效地吸附vocs废气中的有机挥发物,从而达到去除vocs废气的作用。

煤渣的表面附着铈、钴、铜的混合物,铈有六种同素异形体和四种氧化态,易和碳、卤素、氮、硅起化学反应。钴的化合价为2价和3价。在常温下不和水作用,在潮湿的空气中也很稳定,铈和钴在一定的高温下能够分解去除vocs成分,铜则发挥促进铈和钴对vocs成分分解反应的触媒作用。

所述煤渣为煤炭燃烧后产生的。

所述铈、钴、铜的混合物是铈、钴及铜的复合氧化物混合而成,所述铈采用氧化铈ceo2,所述钴采用氧化钴go3o4,所述铜采用氧化铜cuo。

所述铈、钴、铜的最佳配比以元素比率的摩尔比为35:50:15。

一种去除vocs废气的触媒的制备工艺,其特征在于所述工艺是:混合硝酸铈六水和物(ce(no3)2·6h2o)、硝酸钴六水和物(co(no3)2·6h2o)和硝酸铜六水和物(cu(no3)2·6h2o、溶解在蒸留水中,使得铈、钴和铜的元素比率摩尔比为35:50:15,然后在制成的水溶液中添加煤渣,浸泡3-6h,取出煤渣自然风干即可。

本发明实现的触媒及制备工艺,通过在煤渣的表面附着铈、钴、铜的混合物,使该触媒具有强大的吸附力,铈和钴在一定的高温下能够分解去除vocs成分,铜则发挥促进铈和钴对vocs成分分解反应的触媒作用,由此低成本地吸附vocs废气中的有机挥发物,从而达到去除vocs废气的作用。

附图说明

图1为本发明所实施触媒实现甲苯分解的曲线图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。

本发明所实现的去除vocs废气的触媒,其是将铈、钴、铜的混合物附着在煤渣的表面形成。通过在煤渣的表面附着铈、钴、铜的混合物,使其提升吸附力,能够有效地吸附vocs废气中的有机挥发物,从而达到去除vocs废气的作用。

所述煤渣为焦炭燃烧后产生的。

所述铈、钴、铜,采用金属铈、钴、铜的复合氧化物。

煤渣的表面附着铈、钴、铜的混合物,铈有六种同素异形体和四种氧化态,易和碳、卤素、氮、硅起化学反应。钴的化合价为2价和3价。在常温下不和水作用,在潮湿的空气中也很稳定,铈和钴在一定的高温下能够分解去除vocs成分,铜则发挥促进铈和钴对vocs成分分解反应的触媒作用。

所述煤渣为煤炭燃烧后产生的。

所述铈、钴、铜的混合物是铈、钴及铜的复合氧化物混合而成,所述铈采用氧化铈ceo2,所述钴采用氧化钴go3o4,所述铜采用氧化铜cuo。

所述铈、钴、铜的最佳配比以元素比率的摩尔比为35:50:15。

一种去除vocs废气的触媒的制备工艺,其特征在于所述工艺是:混合硝酸铈六水和物(ce(no3)2·6h2o)、硝酸钴六水和物(co(no3)2·6h2o)和硝酸铜六水和物(cu(no3)2·6h2o、溶解在蒸留水中,使得铈、钴和铜的元素比率摩尔比为35:50:15,在制成的水溶液中添加煤渣,浸泡3-6h,取出煤渣自然风干即可。

实施例1。

混合硝酸铈六水和物(ce(no3)2·6h2o)、硝酸钴六水和物(co(no3)2·6h2o)和硝酸铜六水和物(cu(no3)2·6h2o、溶解在蒸留水中,使得铈、钴和铜的元素比率摩尔比为35:50:15,在制成的水溶液中添加煤渣,浸泡3-6h,取出煤渣自然风干即得一种去除vocs废气的触媒,即一种铈、钴及铜的复合氧化物(即氧化铈ceo2、氧化钴go3o4及氧化铜cuo的化学混合体)。

实施例2。

混合硝酸铈六水和物(ce(no3)2·6h2o)和硝酸钴六水和物(co(no3)2·6h2o)、溶解在蒸留水中,使得铈、钴和铜的元素比率摩尔比为45:55,在制成的水溶液中添加煤渣,浸泡3-6h,取出煤渣自然风干即得一种去除vocs废气的触媒,即一种铈、钴的复合氧化物(即氧化铈ceo2及氧化钴go3o4的化学混合体)。

vocs成分的分解试验过程如下:

使用内设该触媒的vocs废气去除装置进行对甲苯的去除分解试验,装置内通入含甲苯300ppm的vocs废气,甲苯分解去除效果见以下曲线图,图中,纵轴为甲苯转化为co2和)。

对比ce、co、cu的复合氧化物和ce、co的复合氧化物对甲苯的分解去除率,曲线表明ce、co、cu的复合氧化物可以在更低的温度下(240℃)对甲苯实现完全分解去除率,而ce、co的复合氧化物对甲苯的分解去除率需要在300℃以上才能达到ce、co、cu的复合氧化物的效率。

由此,本发明实现的触媒及制备工艺,通过在煤渣的表面附着铈、钴、铜的混合物,使该触媒具有强大的吸附力,铈和钴在一定的高温下能够分解去除vocs成分,铜则发挥促进铈和钴对vocs成分分解反应的触媒作用,由此低成本地吸附vocs废气中的有机挥发物,从而达到去除vocs废气的作用。

该触媒及其制备工艺构成简单,易于实现,可广泛应用于各自环境下的vocs废气处理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

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