堇青石载体的制备方法及废气处理方法与流程

本发明涉及工业废气处理，特别涉及一种堇青石载体的制备方法及废气处理方法。

背景技术：

1、在工业废气处理时，常用的处理工艺包括吸附工艺和催化氧化工艺，采用堇青石吸附、热气流脱附和催化氧化三种组合工艺净化有机废气。在催化氧化处理工艺中，水可以通过多种方式影响催化剂。水分子与催化剂之间可能发生氢键相互作用，导致催化剂活性中心上的反应物分子与氢离子之间产生静电相互作用的能力降低，从而降低了催化剂的效率。其次，水分子还可以与活性中心上的反应物分子竞争吸附位置，从而降低催化剂上反应物分子的表观浓度，进而降低催化剂的反应速率。此外，水分子还可能影响催化剂表面氧化状态的平衡，改变催化剂上反应物分子的活化能或零点能，导致反应物分子的吸附、扩散和反应步骤受到影响。

2、水分子对催化剂的具体危害包括：1.使催化剂活性中心失活，水分子可能与催化剂的活性中心发生反应，使得活性中心降解或失活，影响催化剂的效率和稳定性。2.降低催化剂表面反应物分子的浓度，水分子竞争反应物分子的吸附位置，导致反应物分子在催化剂表面的表观浓度降低，影响反应的速率。3.影响反应条件控制，水的存在可能导致反应条件难以控制，使催化剂失去对反应过程的控制能力。

3、堇青石分子式为2mgo·2al2o3·5sio2，其理论组成为13.7％mgo、34.9％al2o3、51.4％sio2，密度为2.53～2.78g/cm3，熔点为1460℃，莫氏硬度可达7～7.5。堇青石有3种常见的晶体结构，即α-堇青石、β-堇青石和μ-堇青石。其中，α-堇青石是高温型堇青石，又被称为印度石，属于六方晶系；β-堇青石属于斜方晶系；μ-堇青石属于单斜晶系。堇青石的晶体结构中存在较大的空隙，对称性较低，且结构不紧密。当温度升高时，堇青石分子受热振动有足够的空间，热膨胀非常小，具有良好的抗热震性能和较低的热导率。此外，堇青石具有介电常数低、介电损耗小、化学稳定性好等特点。

4、但堇青石作为吸附剂也有一定的缺点，即高温荷重性能比较差，因而还出现了堇青石与其它材料的复合以提高其性能，如堇青石－莫来石、堇青石－硅线石、堇青石－尖晶石等复合材料。虽然这种复合能够克服单一堇青石的荷重性能差的缺点，但因缺乏具体的理论支持以及存在工艺与设备上的问题，往往达不到较理想的效果。

5、综上，当堇青石作为吸附剂时，由于堇青石容易吸水，水分对催化剂的催化性能产生不利影响，并且堇青石本身还存在高温荷重性能比较差的问题。

6、需要说明的是，公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种堇青石载体的制备方法，以解决废气处理时，堇青石作为载体时，由于堇青石容易吸水，水分对催化剂的催化性能产生不利影响，并且堇青石本身还存在高温荷重性能比较差的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明提供一种堇青石载体的制备方法，包括：

3、溶胶的制备，将蓄热体粉末、去离子水和拟薄水铝石粉的混合液于设定温度下加热搅拌，滴加浓酸至混合液有粘性，冷却、静置得到溶胶；

4、溶胶的涂覆，将溶胶涂覆于堇青石的表面，并使得溶胶充满堇青石表面的孔道，静置一定时间之后，将孔道内残留的溶胶吹去；

5、溶胶的烘干，将溶胶涂覆完成之后的堇青石于设定温度下烘干一定时间；

6、焙烧，将溶胶烘干之后的堇青石于一定温度下焙烧，得到所述的堇青石载体。

7、优选地，在所述蓄热体溶胶制备之前，该堇青石载体的制备方法还包括：

8、堇青石清洗，将堇青石使用酸液浸泡之后，使用去离子水清洗并烘干待用。

9、优选地，所述堇青石清洗中，将堇青石置于0.1mol/l～2mol/l稀硝酸浸泡5min～30min，并在使用去离子水清洗之后于100℃～120℃烘干2小时及以上。

10、优选地，将溶胶烘干之后的堇青石于500℃～600℃下焙烧3小时～6小时，得到所述的堇青石载体。

11、优选地，所述焙烧时的升温速率为3℃/min～10℃/min。

12、优选地，在所述焙烧之后，该堇青石载体的制备方法还包括：

13、热分解，将堇青石载体于惰性气体环境下并在设定温度下热分解一定时间。

14、优选地，所述热分解包括：

15、将堇青石载体于氮气环境下进行热分解，其中，热分解的温度为550±5℃并持续加热6小时及以上，热分解的升温速率为3℃/min～10℃/min。

16、优选地，所述溶胶的制备包括：

17、将蓄热体粉碎、过筛得到蓄热体粉末；

18、向蓄热体粉末中加入去离子水，将蓄热体粉末稀释，得到稀释液；

19、向稀释液中加入拟薄水铝石粉，并加热至设定温度下搅拌；

20、向添加有拟薄水铝石粉的稀释液中滴加浓硝酸至有粘性，冷却、静置得到所述溶胶。

21、优选地，所述蓄热体粉末与去离子水的质量比为1～5：50。

22、基于相同的发明思想，本发明还提供了一种废气处理方法，包括：

23、将废气经过使用上述所述的堇青石载体的制备方法制备的堇青石载体进行吸附；

24、将吸附之后的废气进行催化氧化处理。

25、与现有技术相比，本发明的堇青石载体的制备方法具有如下优点：

26、本发明通过设置溶胶的制备，将蓄热体粉末、去离子水和拟薄水铝石粉的混合液于设定温度下加热搅拌，滴加浓酸至混合液有粘性，冷却、静置得到溶胶；溶胶的涂覆，将溶胶涂覆于堇青石的表面，并使得溶胶充满堇青石表面的孔道，静置一定时间之后，将孔道内残留的溶胶吹去；溶胶的烘干，将溶胶涂覆完成之后的堇青石于设定温度下烘干一定时间，得到堇青石载体。由此，本发明提供的堇青石载体，由于在堇青石上负载有蓄热陶瓷，蓄热陶瓷通过吸收催化氧化反应释放的能量，能够提高载体的温度，当冷的废气通过热的蓄热陶瓷的时候，蓄热陶瓷将存储的热量释放，使得冷的废气加热到所需的预热温度，冷的废气在加热的过程中，能够降低废气中的水分，从而能够避免水对催化剂性能产生影响。蓄热陶瓷的几何机构具有足够的流通截面积，并能够使得废气分布均匀、阻力低等特性。蓄热陶瓷还具有较大的比表面积，能够确保蓄热陶瓷具有较大的有效传热面积，蓄热陶瓷价格低廉、使用寿命长，因此，堇青石载体不仅具有良好的吸附能力，还具有良好的环境、经济和社会效益。同时，通过在堇青石上负载蓄热陶瓷，由于蓄热陶瓷具有良好的抗震性能，在高温条件下具有足够的机械强度，抗高温氧化和耐化学腐蚀的性能，因此能够改善堇青石的高温荷重性能差的问题。另外，拟薄水铝石不仅可以将蓄热陶瓷和堇青石粘合在一起，而且拟薄水铝石经过高温焙烧能够分解成γ氧化铝。使得堇青石载体不仅具有很好的蓄热的作用，而且其中的γ氧化铝能够提供一个大的比表面积，提高堇青石载体的吸附能力。

27、本发明提供的废气处理方法与本发明提供的堇青石载体的制备方法属于同一发明构思，因此，本发明提供的废气处理方法至少具有本发明提供的堇青石载体的制备方法的所有优点，在此不再赘述。进一步地，由于本发明提供的堇青石载体的制备方法所制备的载体，能够降低废气中的水分含量，减少水分对催化剂的影响，因此，本发明提供的废气处理方法，废气在吸附之后进行催化氧化处理时，能够提高废气催化氧化的效率，从而能够提高废气处理的效率。