CN115364868A - 一种催化分解臭氧的催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种催化分解臭氧催化剂及其制备方法，属于废气处理技术领域。催化剂以堇青石蜂窝陶瓷为基体，在基体上涂覆载体和活性成分，其中载体为疏水型纳米K2O‑SiO2‑TiO2，活性成分为MnO2、V2O5和Fe2O3。本发明制备得到的催化剂具有优异的催化分解臭氧性能和抗水中毒性能，在湿度达到80%以上的污水处理等行业尾气中使用时，臭氧脱除率可长时间稳定保持在95%以上，催化剂使用寿命可达3～5年。
Description
技术领域
本发明属于催化剂制备技术领域，具体涉及一种催化分解臭氧的催化剂及其制备方法。
背景技术
以臭氧为氧化剂处理污染物具有高效、绿色环保等显著优势，在污水处理、杀菌消毒和空气净化等市场占比一直超过50%。然而，在臭氧使用过程中，过量臭氧排放至环境中将带来全球气候变暖、建筑材料氧化、危害人类健康等恶劣影响。近年来，随着国家环保力度的不断加大，SO2、NOx、CO、PM2.5、PM10等几种常见大气污染物已经得到了有效控制。臭氧的排放控制也日渐成为大气污染治理的重要方向。
常见的臭氧处理技术包括热分解、活性炭分解、等离子体分解、光催化分解和催化分解等，其中催化分解技术具有分解效率高、空间占有小和安全性好等优势，是目前国内外研究最多的技术。污水处理等行业排放的尾气具有臭氧浓度高、温度低和湿度大等特点，在该领域使用催化剂分解臭氧时，水中毒是催化分解技术的第一难点。在高湿度尾气中，水蒸气会与臭氧在催化剂表面产生竞争吸附，覆盖催化剂活性位，导致催化剂活性在短时间内发生大幅下降而无法继续使用。
发明内容
本发明所是为了解决在水处理领域中现有的分解臭氧的催化剂容易发生催化剂水中毒现象，导致短时间内催化剂的催化活性大幅下降而无法继续使用的问题，提供了一种抗水中毒能力强，臭氧脱除率高且使用寿命长的催化分解臭氧的催化剂及其制备方法。
本发明采用如下技术方案：一种催化分解臭氧的催化剂，所述催化剂包括基体及基体表面的涂覆层，所述涂覆层由活性组分负载在载体上形成，所述催化剂基体为堇青石蜂窝陶瓷，所述催化剂载体为纳米级K2O-SiO2-TiO2，所述催化剂活性组分为MnO2、V2O5和Fe2O3，所述载体占涂覆层总质量的80%～88%，所述活性组分占涂覆层总质量的12%～20%。
进一步的， 所述纳米级K2O-SiO2-TiO2中K2O、SiO2、和TiO2质量比为47:60:107。
进一步的，所述纳米级K2O-SiO2-TiO2载体的粒径大小为2 ～10 nm。
进一步的，所述活性成分MnO2、V2O5和Fe2O3质量比为2:1:1。
催化分解臭氧的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）基体预处理：将堇青石蜂窝陶瓷完整浸入体积浓度为5%稀盐酸溶液中，5-6 h后取出并干燥待用；
（2）纳米级K2O-SiO2-TiO2载体制备：按照比例称取三甲基硅醇钾和钛酸四丁酯，用10-15倍固体质量的冷水溶解三甲基硅醇钾，将钛酸四丁酯缓慢加入至三甲基硅醇钾溶液中，搅拌2 h；加入氨水调节溶液pH值为9.5～10.5，而后加热溶液至85℃，并保持搅拌4 h～6 h；过滤得到沉淀固体，将所得固体在110℃干燥12 h，而后450℃焙烧4 h得到纳米K2O-SiO2-TiO2载体；
（3）涂覆层浆料制备：按比例称取四水乙酸锰、偏钒酸铵和九水硝酸铁，将偏钒酸铵加入至95℃热水中，慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解，加入四水乙酸锰和九水硝酸铁，搅拌至完全溶解，溶解偏钒酸铵用水量为K2O-SiO2-TiO2载体质量的1.2～1.5倍；将步骤（2）制备的纳米级K2O-SiO2-TiO2载体加入至溶液中，使用高速搅拌机搅拌30min，而后在搅拌条件下加入羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺和适量水，搅拌得到粘度为150 mm2/s～210mm2/s的涂覆层浆料；
（4）催化剂涂覆：采用真空涂覆方式对堇青石蜂窝基体进行涂覆；
（5）催化剂焙烧：对涂覆完成后的催化剂进行焙烧得到催化分解臭氧催化剂，焙烧升温程序为1 h升温至80℃，保温12 h，6 h升温至450℃，保温6 h。
进一步的，所述步骤（3）中羧甲基纤维素钠的加入量为纳米级K2O-SiO2-TiO2载体质量的5%～10%，所述聚丙烯酰胺的加入量分别为纳米级K2O-SiO2-TiO2载体质量的0.5%～1.5%。
本发明的优点具体如下：
（1）抗水性能优异：本发明采用三甲基硅醇钾和钛酸四丁酯为原料制备纳米级K2O-SiO2-TiO2载体，在制备过程中，生成的纳米级K2O和SiO2均匀分散于-TiO2表面，同时K2O和SiO2表面连接有甲基基团，因此形成的载体表面具有极强的疏水性，在高湿度尾气中，能够显著降低水在催化剂表面的吸附，使得催化剂在湿度80%以上的尾气中能够保持活性长时间稳定，使用寿命长达3-5年；
（2）臭氧分解能力强：在不同焙烧温度下，乙酸锰分解形成产物不同，当催化剂在焙烧温度为450℃时，形成α-MnO2活性成分，使催化剂具有较强的电子转移能力，而保证较高的臭氧分解率，活性组分V2O5和Fe2O3的添加能够增强催化剂的氧化性能，促进臭氧分解反应，进一步提高臭氧分解率；
（3）纳米级K2O-SiO2-TiO2载体中的K+能促进晶格缺陷，产生氧空位，而氧空位能够与臭氧分子中氧原子结合，使臭氧分子中氧原子间化学键断裂，促进臭氧分解，提高催化剂活性。此外，K+还能通过与臭氧中O原子间的作用力加强臭氧吸附速率和吸附量，有助于臭氧分解反应的完成，提高臭氧分解能力。
附图说明
图1为本发明实施例1-4与对比例的催化剂进行臭氧分解率及稳定性对比测试结果图。
具体实施方式
为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施例，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
本发明制备得到的催化剂能够在污水处理尾气、室内空气净化器等多种环境中使用。
实施例1：
一种催化分解臭氧的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）基体预处理：将堇青石蜂窝完整浸入体积浓度为5%稀盐酸溶液中，6 h后取出并干燥待用；
（2）纳米K2O-SiO2-TiO2载体的制备：用120 kg冷水溶解12 kg三甲基硅醇钾，将42.6 kg钛酸四丁酯缓慢加入三甲基硅醇钾溶液中并搅拌2 h；加入氨水调节溶液pH值为9.5，而后加热溶液至85℃，并保持搅拌4 h；过滤得到沉淀固体，将所得固体在110℃干燥12h，而后450℃焙烧4 h得到纳米K2O-SiO2-TiO2载体；
（3）涂覆浆液制备：将1.61 kg偏钒酸铵加入24 kg热水中，慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解，而后加入7.05 kg四水乙酸锰和6.31 kg九水硝酸铁，搅拌至完全溶解；将步骤2制备K2O-SiO2-TiO2载体加入溶液，使用高速搅拌机搅拌30 min，而后补加1 kg羧甲基纤维素钠、0.3 kg聚丙烯酰胺和40 kg水，搅拌均匀得到涂覆浆液；
（4）催化剂涂覆和焙烧：通过真空涂覆方式对堇青石蜂窝基体进行涂覆；
（5）催化剂焙烧：对涂覆完成后的催化剂进行焙烧得到催化分解臭氧催化剂，焙烧升温程序为1 h升温至80℃，保温12 h，6 h升温至450℃，保温6 h。
通过以上步骤所制备的催化分解臭氧催化剂成分包括：10%MnO2、5%V2O5、5%Fe2O3和80%K2O-SiO2-TiO2。
实施例2：
一种催化分解臭氧的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）基体预处理：将堇青石蜂窝完整浸入体积浓度为5%稀盐酸溶液中，6 h后取出并干燥待用；
（2）纳米K2O-SiO2-TiO2载体制备：用180 kg冷水溶解12 kg三甲基硅醇钾，将42.6kg钛酸四丁酯缓慢加入三甲基硅醇钾溶液中并搅拌2 h；加入氨水调节溶液pH值为10.5，而后加热溶液至85℃，并保持搅拌6 h；过滤得到沉淀固体，将所得固体在110℃干燥12 h，而后450℃焙烧4 h得到纳米K2O-SiO2-TiO2载体；
（3）涂覆浆液制备：将0.88 kg偏钒酸铵加入30 kg热水中，慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解，而后加入3.85 kg四水乙酸锰和3.44 kg九水硝酸铁，搅拌至完全溶解；将步骤2制备K2O-SiO2-TiO2载体加入溶液，使用高速搅拌机搅拌30 min，而后补加2 kg羧甲基纤维素钠、0.1 kg聚丙烯酰胺和30 kg水，搅拌均匀得到涂覆浆液；
（4）催化剂涂覆：通过真空涂覆方式对堇青石蜂窝基体进行涂覆；
（5）催化剂焙烧：对涂覆完成后的催化剂进行焙烧得到催化分解臭氧催化剂，焙烧升温程序为1 h升温至80℃，保温12 h，6 h升温至450℃，保温6 h。
通过以上步骤所制备的催化分解臭氧催化剂成分包括：6%MnO2、3%V2O5、3%Fe2O3和88%K2O-SiO2-TiO2。
实施例3：
一种催化分解臭氧的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）基体预处理：将堇青石蜂窝完整浸入体积浓度为5%稀盐酸溶液中，6 h后取出并干燥待用；
（2）纳米K2O-SiO2-TiO2载体制备：用140 kg冷水溶解12 kg三甲基硅醇钾，将42.6kg钛酸四丁酯缓慢加入三甲基硅醇钾溶液中并搅拌2 h；加入氨水调节溶液pH值为10，而后加热溶液至85℃，并保持搅拌4 h；过滤得到沉淀固体，将所得固体在110℃干燥12 h，而后450℃焙烧4 h得到纳米K2O-SiO2-TiO2载体；
（3）涂覆浆液制备：将1.23 kg偏钒酸铵加入26 kg热水中，慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解，而后加入5.37 kg四水乙酸锰和4.81 kg九水硝酸铁，搅拌至完全溶解；将步骤2制备K2O-SiO2-TiO2载体加入溶液，使用高速搅拌机搅拌30 min，而后补加1.5 kg羧甲基纤维素钠、0.2 kg聚丙烯酰胺和36 kg水，搅拌均匀得到涂覆浆液；
（4）催化剂涂覆：通过真空涂覆方式对堇青石蜂窝基体进行涂覆；
（5）催化剂焙烧：对涂覆完成后的催化剂进行焙烧得到催化分解臭氧催化剂，焙烧升温程序为1 h升温至80℃，保温12 h，6 h升温至450℃，保温6 h。
通过以上步骤所制备的催化分解臭氧催化剂成分包括：8%MnO2、4%V2O5、4%Fe2O3和84%K2O-SiO2-TiO2。
实施例4：
一种催化分解臭氧的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
（1）基体预处理：将堇青石蜂窝完整浸入体积浓度为5%稀盐酸溶液中，6 h后取出并干燥待用；
（2）纳米K2O-SiO2-TiO2载体制备：用160 kg冷水溶解12 kg三甲基硅醇钾，将42.6kg钛酸四丁酯缓慢加入三甲基硅醇钾溶液中并搅拌2 h；加入氨水调节溶液pH值为9.5，而后加热溶液至85℃，并保持搅拌4 h；过滤得到沉淀固体，将所得固体在110℃干燥12 h，而后450℃焙烧4 h得到纳米K2O-SiO2-TiO2载体；
（3）涂覆浆液制备：将1.41 kg偏钒酸铵加入27 kg热水中，慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解，而后加入6.19 kg四水乙酸锰和5.54 kg九水硝酸铁，搅拌至完全溶解；将步骤2制备K2O-SiO2-TiO2载体加入溶液，使用高速搅拌机搅拌30 min，而后补加1.8 kg羧甲基纤维素钠、0.25 kg聚丙烯酰胺和41 kg水，搅拌得到涂覆浆液；
（4）催化剂涂覆：通过真空涂覆方式对堇青石蜂窝基体进行涂覆；
（5）催化剂焙烧：对涂覆完成后的催化剂进行焙烧得到催化分解臭氧催化剂。
通过以上步骤所制备的催化分解臭氧催化剂成分包括：9%MnO2、4.5%V2O5、4.5%Fe2O3和82%K2O-SiO2-TiO2。
对比例：以污水处理行业尾气脱除臭氧使用的催化剂作为对比例，催化剂为Pd-Mn/ZSM-5，其中Pd含量为0.75%，MnO2含量为13.7%。
将对比例1与实施例1-4进行臭氧脱除率和稳定性测试：其中：模拟气体含湿量为85%，臭氧浓度为900 ppm，气体温度为45℃，空速为6000 h-1，测试结果如图1所示。
由图1可知，测试开始时，对比例与实施例催化剂均具有较高的臭氧分解率，但随着测试时间的延长，对比例催化剂活性逐渐下降，在测试时间内，臭氧分解率最终稳定在66%左右。而实施例催化剂活性仅有较小波动，臭氧分解率始终保持在95%以上。通过上述测试结果可知，本发明提供的催化分解臭氧催化剂具有较强的抗水性能，明显优于对比例的商业催化剂。
Claims (7)
1.一种催化分解臭氧的催化剂，其特征在于：所述催化剂包括基体及基体表面的涂覆层，所述涂覆层由活性组分负载在载体上形成，所述催化剂的基体为堇青石蜂窝陶瓷，所述催化剂的载体为纳米级K2O-SiO2-TiO2，所述催化剂的活性组分为MnO2、V2O5和Fe2O3，所述载体占涂覆层总质量的80%～88%，所述活性组分占涂覆层总质量的12%～20%。
2.如权利要求1所述的催化分解臭氧的催化剂，其特征在于： 所述纳米级K2O-SiO2-TiO2中K2O、SiO2、和TiO2质量比为47:60:107。
3.如权利要求1所述的催化分解臭氧的催化剂，其特征在于：所述纳米级K2O-SiO2-TiO2的粒径大小为2 ～10 nm。
4.如权利要求1所述的催化分解臭氧的催化剂，其特征在于：所述活性成分MnO2、V2O5和Fe2O3质量比为2:1:1。
5.权利要求1-4任一项所述的催化分解臭氧的催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）基体预处理：将堇青石蜂窝陶瓷完整浸入体积浓度为5%的稀盐酸溶液中，5-6 h后取出并干燥待用；
（2）纳米级K2O-SiO2-TiO2载体制备：按照比例称取三甲基硅醇钾和钛酸四丁酯，用10-15倍固体质量的冷水溶解三甲基硅醇钾，将钛酸四丁酯缓慢加入至三甲基硅醇钾溶液中，搅拌2 h；加入氨水调节溶液pH值为9.5～10.5，而后加热溶液至85℃，并保持搅拌4 h～6h；过滤得到沉淀固体，将所得固体在110℃干燥12 h，而后450℃焙烧4 h得到纳米K2O-SiO2-TiO2载体；
（3）涂覆层浆料制备：按比例称取四水乙酸锰、偏钒酸铵和九水硝酸铁，将偏钒酸铵加入至95℃热水中，慢慢加入乙醇胺使偏钒酸铵完全溶解，加入四水乙酸锰和九水硝酸铁，搅拌至完全溶解，溶解偏钒酸铵用水量为K2O-SiO2-TiO2载体质量的1.2～1.5倍；将步骤（2）制备的纳米级K2O-SiO2-TiO2载体加入至溶液中，使用高速搅拌机搅拌30min，而后在搅拌条件下加入羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺和适量水，搅拌得到粘度为150 mm2/s～210 mm2/s的涂覆层浆料；
（4）催化剂涂覆：采用真空涂覆方式对堇青石蜂窝基体进行涂覆；
（5）催化剂焙烧：对涂覆完成后的催化剂进行焙烧得到催化分解臭氧催化剂。
6.如权利要求5所述的的催化分解臭氧的催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中羧甲基纤维素钠的加入量为纳米级K2O-SiO2-TiO2载体质量的5%～10%，所述聚丙烯酰胺的加入量分别为纳米级K2O-SiO2-TiO2载体质量的0.5%～1.5%。
7.如权利要求5所述的的催化分解臭氧的催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中焙烧升温程序分为两个阶段：第一阶段为1 h内升温至80℃，保温12 h，第二阶段为6h内升温至450℃，保温6 h。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116408067A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-07-11 | 陕煤集团榆林化学有限责任公司 | 一种有机物去除催化剂及其制备方法、应用 |
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101612575A (zh) * | 2009-07-10 | 2009-12-30 | 天津大学 | Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂及其制备方法 |
| CN103769080A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-07 | 东风商用车有限公司 | 一种柴油车尾气净化scr催化剂及其制备方法 |
| CN106861675A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-20 | 大连瑞克科技有限公司 | 堇青石蜂窝陶瓷为基体的整体式低温脱硝催化剂及其制备方法 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101612575A (zh) * | 2009-07-10 | 2009-12-30 | 天津大学 | Fe2O3和V2O5双重活性组分的柴油机用催化剂及其制备方法 |
| CN103769080A (zh) * | 2014-01-22 | 2014-05-07 | 东风商用车有限公司 | 一种柴油车尾气净化scr催化剂及其制备方法 |
| CN106861675A (zh) * | 2016-12-30 | 2017-06-20 | 大连瑞克科技有限公司 | 堇青石蜂窝陶瓷为基体的整体式低温脱硝催化剂及其制备方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116408067A (zh) * | 2023-04-10 | 2023-07-11 | 陕煤集团榆林化学有限责任公司 | 一种有机物去除催化剂及其制备方法、应用 |
| RU2811231C1 (ru) * | 2023-11-14 | 2024-01-11 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" | Каталитический блочный материал для разложения озона на основе кордиеритовой керамики, способ очистки воздуха от озона с его использованием |
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