一种抗硫中毒VOCs催化剂及其制备方法和应用与流程

本发明属于含硫烟气挥发性有机污染物脱除，具体涉及一种抗硫中毒vocs催化剂及其制备方法和应用。

背景技术：

1、近年来我国的灰霾天气仍然占比较大，臭氧污染也悄然加重。而挥发性有机污染物(vocs)的大量排放则是雾霾、近地面臭氧等环境问题的罪魁祸首之一。因此，研究控制挥发性有机污染物(vocs)排放的方法显得非常紧迫。催化氧化技术由于成本低、工艺成熟以及二次污染物少等特点，被广泛应用到挥发性有机污染物(vocs)的减排中。

2、铜基复合氧化物催化剂是催化氧化挥发性有机污染物(vocs)最有前景的催化剂种类之一。例如专利申请文件cn114377688a公开了铜锰复合氧化物vocs催化剂及其制备方法和应用，其中，铜锰复合氧化物vocs催化剂的xrd图谱具有氧化铜的特征峰和锰氧化物的特征峰，所述锰氧化物的特征峰属于ɑ-mno2或δ-mno2，该催化剂的形貌为纳米棒状或纳米片状。

3、但专利申请文件cn114377688a没有关注到二氧化硫(so2)对vocs催化剂催化活性的影响。而燃煤烟气等含硫烟气中除了含有大量的挥发性有机污染物(vocs)之外，同时还含有二氧化硫。二氧化硫(so2)的存在往往会对铜(cu)基复合氧化物催化氧化挥发性有机污染物vocs的过程起到抑制作用，限制其在工业上的应用。可见，相关技术中对vocs催化剂的研究还不能说是充分的，需要进一步探索能抗硫中毒的vocs催化剂。

技术实现思路

1、本发明是基于发明人对以下事实和问题的发现和认识做出的：目前用于催化氧化挥发性有机污染物(vocs)的金属氧化物催化剂缺乏抗硫中毒的能力，不适用于含硫烟气中挥发性有机污染物(vocs)的脱除，因此需要进一步开发出一种抗硫中毒vocs催化剂。

2、本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例提出一种抗硫中毒vocs催化剂及其制备方法和应用，本发明实施例的催化剂通过引入抗硫助剂，有效保护了所述活性组分，从而避免了所述活性组分中毒失活。

3、本发明实施例的抗硫中毒vocs催化剂，包括载体、活性组分和抗硫助剂，所述活性组分包括铜的氧化物和铈的氧化物，所述抗硫助剂包括钒、钼、锡、铬中至少一种的氧化物；所述抗硫助剂在所述活性组分负载在所述载体上之后再进行沉积沉淀。

4、本发明实施例的抗硫中毒vocs催化剂带来的优点和技术效果为：

5、(1)本发明实施例的抗硫中毒vocs催化剂通过将所述抗硫助剂沉淀沉积在活性组分/载体表面，获得抗硫助剂/活性组分/载体结构的催化剂，所述抗硫助剂很好地保护了所述活性组分，有效避免了所述活性组分中毒失活，使得所述催化剂具有优异的抗硫性，能在高硫环境中保持较高的催化活性，适合长期用于脱除含硫烟气中的挥发性有机污染物(vocs)；

6、(2)本发明实施例在所述催化剂中引入了所述抗硫助剂，所述抗硫助剂均为酸性金属氧化物，因此沉积了所述抗硫助剂后，所述催化剂表面酸性增加碱性减弱，二氧化硫(so2)分子吸附能增加，与所述催化剂表面活性位点的结合能力减弱，使二氧化硫(so2)更难吸附在所述催化剂表面，有效减缓了所述催化剂的硫酸盐化速率，从而提升了所述催化剂的抗硫性；

7、(3)本发明实施例的抗硫中毒vocs催化剂中，所述抗硫助剂沉积沉淀在所述活性组分外层，减少了二氧化硫(so2)与所述活性组分的接触机会，有效减缓了所述活性组分的硫酸盐化速率，也有助于提升所述催化剂的抗硫性；

8、(4)所述抗硫助剂比所述活性组分更易于与二氧化硫(so2)结合反应，有效减缓了所述活性组分的硫酸盐化速率，进一步提升了所述催化剂的抗硫性；

9、(5)钒、钼、锡、铬中至少一种的氧化物作为所述抗硫助剂，获得的所述催化剂的抗硫性比较优异；

10、在一些实施例中，以所述催化剂的总质量为100％计，所述载体的含量为82-91％，所述活性组分的含量为8-16％，所述抗硫助剂的含量为0.5-2.5％。

11、在一些实施例中，以所述催化剂的总质量为100％计，所述载体的含量为87-90％，所述活性组分的含量为9-12％，所述抗硫助剂的含量为1-2％。

12、在一些实施例中，所述载体包括二氧化钛、分子筛、氧化铝、硅胶、活性炭、浮石、硅藻土。

13、在一些实施例中，所述载体为锐钛矿型二氧化钛。

14、在一些实施例中，铜的氧化物和铈的氧化物之间的质量比为3-5：1。

15、在一些实施例中，铜的氧化物和铈的氧化物之间的质量比为4：1。

16、在一些实施例中，所述抗硫助剂为钒的氧化物。

17、本发明实施例还提供了一种抗硫中毒vocs催化剂的制备方法，包括以下步骤：

18、(1)将所述载体浸渍到所述活性组分的前驱体溶液中，浸渍结束后过滤、干燥沉淀，优选地，将所得产物进行煅烧，得到负载活性组分的催化剂；

19、(2)将步骤(1)中所述负载活性组分的催化剂加入碱液中得到混合液，将所述抗硫助剂的前驱体溶液加入所述混合液中，沉积沉淀结束后过滤、洗涤、干燥沉淀，优选地，将所得产物进行煅烧，得到所述抗硫中毒vocs催化剂。

20、在一些实施例中，步骤(1)和步骤(2)中，所述煅烧的温度为400-550℃，时间为3-5h。

21、本发明实施例的抗硫中毒vocs催化剂的制备方法带来的优点和技术效果为：所述制备方法主要通过浸渍、沉积沉淀法获得所述催化剂，操作步骤简单，流程简便，便于工业化推广。

22、本发明实施例还提供了本发明实施例的抗硫中毒vocs催化剂或本发明实施例的制备方法制备得到的抗硫中毒vocs催化剂在催化氧化含硫烟气挥发性有机污染物中的应用。

23、本发明实施例的应用带来的优点和技术效果为：抗硫中毒vocs催化剂具有优异的抗硫性，能在含硫气氛中保持较高的催化活性，适合长期用于脱除含硫烟气中的挥发性有机污染物(vocs)。

技术特征：

1.一种抗硫中毒vocs催化剂，其特征在于，包括载体、活性组分和抗硫助剂，所述活性组分包括铜的氧化物和铈的氧化物，所述抗硫助剂包括钒、钼、锡、铬中至少一种的氧化物；所述抗硫助剂在所述活性组分负载在所述载体上之后再进行沉积沉淀。

2.根据权利要求1所述的抗硫中毒vocs催化剂，其特征在于，以所述催化剂的总质量为100％计，所述载体的含量为82-91％，所述活性组分的含量为8-16％，所述抗硫助剂的含量为0.5-2.5％。

3.根据权利要求2所述的抗硫中毒vocs催化剂，其特征在于，以所述催化剂的总质量为100％计，所述载体的含量为87-90％，所述活性组分的含量为9-12％，所述抗硫助剂的含量为1-2％。

4.根据权利要求1所述的抗硫中毒vocs催化剂，其特征在于，所述载体包括二氧化钛、分子筛、氧化铝、硅胶、活性炭、浮石、硅藻土；优选地，所述载体为锐钛矿型二氧化钛。

5.根据权利要求1所述的抗硫中毒vocs催化剂，其特征在于，铜的氧化物和铈的氧化物之间的质量比为3-5：1。

6.根据权利要求5所述的抗硫中毒vocs催化剂，其特征在于，铜的氧化物和铈的氧化物之间的质量比为4：1。

7.根据权利要求1所述的抗硫中毒vocs催化剂，其特征在于，所述抗硫助剂为钒的氧化物。

8.根据权利要求1-7任一项所述的抗硫中毒vocs催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的抗硫中毒vocs催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(2)中，所述煅烧的温度为400-550℃，时间为3-5h。

10.根据权利要求1-7任一项所述的抗硫中毒vocs催化剂或根据权利要求8-9任一项所述的制备方法制备得到的抗硫中毒vocs催化剂在催化氧化含硫烟气挥发性有机污染物中的应用。

技术总结
本发明提供了一种抗硫中毒VOCs催化剂及其制备方法和应用，属于含硫烟气VOCs脱除领域。所述催化剂包括载体、活性组分和抗硫助剂，所述活性组分包括铜的氧化物和铈的氧化物，所述抗硫助剂包括钒、钼、锡、铬中至少一种的氧化物；所述抗硫助剂在所述活性组分负载在所述载体上之后再进行沉积沉淀。本发明通过将所述抗硫助剂沉淀沉积在活性组分/载体表面，获得抗硫助剂/活性组分/载体结构的催化剂，在含硫环境下催化氧化VOCs气体时，所述抗硫助剂可以有效保护所述活性组分，避免所述活性组分失活，使得所述催化剂具有优异的抗硫性。

技术研发人员：周科,晋中华,徐静颖,徐党旗,吕越,李明皓,鲁晓宇,白永岗,何天逸
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12