一种用于低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂及其制备方法与流程

文档序号:25485885发布日期:2021-06-15 21:48阅读:205来源:国知局

本发明属于大气污染治理领域,特别涉及一种用于低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂及其制备方法。



背景技术:

挥发性有机污染物(volatileorganiccompounds,vocs)是一类最常见的大气污染物,严重威胁着人类健康和环境安全。vocs是指常温下饱和蒸汽压大于70pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物,其种类众多,包括了各种低沸点的多环芳烃、含氧烃类、含卤烃、烃类等。通常而言,大气中vocs来源广泛,主要来自于机动车尾气以及包括石油化工,医药,垃圾焚烧等在内的工业排放。其中,含氯挥发性有机物作为一类工业生产中常见的vocs,其具有致癌、致畸、致突变的“三致”作用,难降解,易在生物体内富集等性质,引起了广泛关注。2018年我国生态环境部同卫生健康委明确将包括二氯甲烷,三氯甲烷,三氯乙烯和四氯乙烯在内的含氯挥发性有机污染物列入《有毒有害大气污染物名录(2018年)》。

催化燃烧技术是工业挥发性有机物净化的有效手段,其通过催化剂降低反应能垒,导致挥发性有机物与氧气在固体催化剂表面更容易发生降解反应,产生co2与h2o,达到无害化的目的。然而,含氯挥发性有机物催化燃烧过程中,反应历程复杂,中间毒副产物种类繁多。在高温下,含氯的反应中间体之间容易发生相互作用,形成剧毒的多氯代物,同时产生的氯物种与催化剂表面反应,使催化剂活性组分发生不可逆的中毒。因此,开发具有低温活性,抗氯中毒的催化燃烧催化剂对于含氯挥发性有机物降解的毒副产物持续抑制具有重要意义。



技术实现要素:

为了解决现有技术问题,本发明的目的在于克服已有技术存在的不足,提供一种用于低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂及其制备方法,能制备具有低温活性、抗氯中毒的复合过渡金属氧化物催化剂,该催化剂性能稳定,成本低廉,制备简单,可用于含氯挥发性有机物的污染控制。

为了达到上述发明创造目的,本发明采用以下技术手段和措施:

一种用于低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂的制备方法,包括如下步骤:

a.共沉淀:

将一定摩尔比例的铈源和铬源前驱体一起溶解,搅拌并逐滴加入沉淀剂至不再产生沉淀,得到悬浊液。其中铬源占铈源的摩尔百分比为2~60%;

b.水热合成:

将一定摩尔比例的铌源前驱体溶解,并通过酸碱调节其ph值后,转移至带特氟龙内衬的不锈钢高压釜中,利用水热的方法,得到粉末固体,然后进行充分洗涤,收集并干燥,得到含铌粉末,其中铌源占所述步骤a中铈源的摩尔百分比为1~40;

将含铌粉末加入所述步骤a中悬浊液,搅拌并转移至带特氟龙内衬的不锈钢高压釜中利用水热的方法,得到粉末固体,然后进行充分洗涤,收集并干燥,得到中间产物粉末;

c.热处理:

将所得中间产物粉末置于管式炉中,进行热处理,得到一种用于低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤a中,所述的铈源为氯化铈,硝酸铈,乙酸铈,硫酸铈中的任意一种或任意几种的混合物。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤a中,所述的铬源为氯化铬,硝酸铬,乙酸铬,重铬酸钾中的任意一种或任意几种的混合物。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤a中,所述的沉淀剂为碳酸铵,氢氧化钠,氨水,碳酸钠,氢氧化钾中的任意一种或任意几种的混合物。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤b中,所述的铌源为氯化铌,草酸铌,硝酸铌,草酸铌铵中的任意一种或任意几种的混合物。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤b中,所述的酸为盐酸,硝酸,硫酸,乙酸中的任意一种或任意几种的混合物;碱为氢氧化钠,氨水,氢氧化钾中的任意一种或任意几种的混合物;通过酸碱调节的ph值为5-13。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤b中,水热反应温度为100-220℃。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤b中,水热反应保温时间为1—96小时,然后自然降温。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤b中,洗涤所用试剂为去离子水,乙醇,乙二醇,丙酮,甲苯中的任意一种或任意几种的混合试剂。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤a和b中,用于溶解各前驱体的溶剂为水,乙醇,乙二醇,丙酮,甲苯中的任意一种或任意几种的溶剂。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤c中,所述的热处理初温不低于10℃,加热升温速率为不低于3℃/min,并升温至300~900℃进行热处理。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤c中,所述的热处理保温时间为1~24小时,然后自然降温。

作为本发明优选的技术方案,在所述步骤c中,热处理气氛为氮气,空气,氩气,二氧化碳中的任意一种或任意几种的混合气体。

一种用于低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂,采用本发明的一种用于低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂的制备方法制备而成。

本发明与现有技术相比较,具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点:

1.本发明方法能制备具有良好的低温活性、高稳定抗氯中毒的挥发性有机物催化燃烧催化剂,并提供一种制备简单的用于挥发性有机污染物催化燃烧的催化剂制备方法;

2.本发明方法原料易得,成本低廉,制备简单,大气污染治理效果好,适合用于工业推广应用。

具体实施方式

以下结合具体的实施例子对上述方案做进一步说明,本发明的优选实施例详述如下:

实施例1:

在本实施例中,一种用于低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂的制备方法,包括如下步骤:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氨水调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于180℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例2:

本实施例与实施例1基本相同,特别之处在于:

在本实施例中,一种能低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂的制备方法,包括如下步骤:

称量10mmol的氯化铌溶解于60ml去离子水中,并用氨水调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于180℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例3:

本实施例与前述实施例基本相同,特别之处在于:

在本实施例中,一种能低温催化燃烧含氯挥发性有机物的高稳定催化剂的制备方法,包括如下步骤:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml无水乙醇中,并用氨水调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于180℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例4:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于180℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例5:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至9。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于180℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例6:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例7:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例8:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例9:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、丙酮充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例10:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量4mmol的硝酸铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例11:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例12:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol乙酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例13:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml乙二醇中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例14:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入碳酸钠,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例15:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的2g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例16:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于190℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例17:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应36小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例18:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,乙醇充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例19:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以2℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例20:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至300℃,于空气气氛下热处理3小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

实施例21:

称量10mmol的草酸铌铵溶解于60ml去离子水中,并用氢氧化钠调节ph至10。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应24小时。降温后依次进行抽滤、去离子水充分洗涤、干燥、研磨,得到含铌粉末。

称量2mmol的氯化铈与0.1mmol硝酸铬,将其充分溶解于50ml去离子水中。搅拌并逐滴加入氨水,至不再产生沉淀后,向其中加入的1.5g含铌粉末。搅拌30min后,转移至100ml的特氟龙内衬的不锈钢水热高压釜中,于150℃下反应12小时。降温后依次进行抽滤,去离子水充分洗涤,干燥,研磨成粉末。

将所得粉末置于管式炉中,以5℃/min的加热速率加热至500℃,于空气气氛下热处理6小时,得到具有低温活性和高稳定性的含氯挥发性有机污染物净化的复合金属氧化物催化剂材料。

实验测试分析:

将本实施例方法制备的上述催化剂材料作为样品进行性能测试。将直径为1cm,床层高度为1cm的复合金属氧化物催化剂填充在催化反应床层,选取氯苯作为反应物,初始浓度为500ppm,空速为10000/h,用于测试不同温度下含氯挥发性有机污染物的催化燃烧低温活性和稳定性。其在长达24小时和210℃的条件下,能够完全降解500ppm氯苯,并矿化为co2,h2o和hcl,具有良好的低温性能。

综上所述,本发明能制备低温稳定净化含氯挥发性有机物的催化剂,采用过渡金属元素铌,铈,铬为催化组分,通过共沉淀,水热和气氛热处理等工艺对催化剂的氧化还原能力和电子结构进行调整,所制备的复合金属催化剂由于电子结构变化,活性组分催化性质相应改变,并对反应过程中氯物种具有较强的耐受性,对工业氯苯具有优异的降解效果,并可广泛用于其他含氯挥发性有机物的治理。

上面对本发明实施例进行了说明,但本发明不限于上述实施例,还可以根据本发明的发明创造的目的做出多种变化,凡依据本发明技术方案的精神实质和原理下做的改变、修饰、替代、组合或简化,均应为等效的置换方式,只要符合本发明的发明目的,只要不背离本发明能低温稳定净化含氯挥发性有机物的催化剂及其制备方法的技术原理和发明构思,都属于本发明的保护范围。

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