脫硝脫VOC催化劑的製作方法

2023-06-17 13:01:46

本發明涉及一種脫硝脫VOC催化劑及其製備方法，屬於濾清汙染氣體的催化劑領域。
背景技術：
：隨著我國經濟的發展，我國煤能源消耗量以及機動車的數量大幅度增加，造成空氣中各種汙染物含量也在迅速上升。經過幾十年的努力，我國在控制粉塵以及二氧化硫汙染方面已經得到一定的成功，但是VOC和氮氧化物的汙染尚未得到控制。因此，如何有效的控制VOC和氮氧化物的排放成為目前環保領域的焦點。傳統的催化劑，只能對VOC或者氮氧化物進行單向濾除，導致過濾混合煙氣時，所需設備構造複雜，增加生產成本。並且，傳統的催化劑依託蜂窩狀催化劑進行過濾作業，這種催化劑的結構簡單，然而一旦有大顆粒物進入催化劑內部，整條蜂窩條孔將發生阻塞，無法進行正常過濾反應。催化劑在高汙染環境中作業，積塵是難免的，如何在無需頻繁停機清理積灰的基礎上，仍能令其發揮最大的過濾性能，是本領域技術人員需要解決的難題。本發明提出了一種脫硝脫VOC催化劑，能同時濾除VOC和氮氧化物，所製得催化劑價格低，化學和熱穩定性好好，活性也較高，並且抗中毒性能高。此外，本發明具備高抗塵幹擾能力，在無需頻繁停機清理積灰的基礎上，仍能發揮最大的過濾性能，令催化劑的老化速度均一，濾除能力強且使用壽命長。技術實現要素：為解決高溫催化劑的實際使用過程中遇到的問題，本發明提供了一種脫硝脫VOC催化劑，能同時濾除VOC和氮氧化物，所製得催化劑價格低，化學和熱穩定性好好，活性也較高，並且抗中毒性能高。此外，本發明具備高抗塵幹擾能力，在無需頻繁停機清理積灰的基礎上，仍能發揮最大的過濾性能，令催化劑的老化速度均一，濾除能力強且使用壽命長。本發明是通過以下技術方案實現的：一種脫硝脫VOC催化劑，其特徵在於包括基材和活性成分，所述基材的加入量為60-70份；基材包括二氧化鈦、矽粉和γ-氧化鋁；所述基材中二氧化鈦、矽粉和γ-氧化鋁按質量比為5:2:3。所述活性成分由下述原料製得，所述份數均為重量份:五氧化二釩0.3份；二氧化鋯0.15份；氧化銅0.12份；氧化錳0.1份；氧化鈰0.1份。還包括助劑，所述助劑的添加量為20-30份；助劑包括三氧化鎢和三氧化鉬；三氧化鎢和三氧化鉬的質量比為1:1。還包括粘結劑，所述粘結劑的添加量為2-8份；粘結劑包括蘇州土和碳酸鈣；上述蘇州土和碳酸鈣的質量比為2:1。還包括增塑劑，所述增塑劑的添加量為3-5份；增塑劑包括羥甲基纖維素和硅藻泥；上述羥甲基纖維素和硅藻泥的質量比為3:2。還包括擠出潤滑劑，擠出潤滑劑的施加量為1.5-3份；所述擠出潤滑劑包括甲基矽油。本發明所述的一種脫硝脫VOC催化劑，包括如下製備步驟：1）將基材在80-120℃真空烘箱內乾燥6-8h，降溫至30-60℃，得到預處理基材；2）稱取活性成分和助劑，加入混料釜，將20-25L去離子水逐漸加入混料釜，並開啟攪拌，以100-200r/min的速度攪拌2-3h後，加入步驟（1）中預處理基材，繼續攪拌2-3h；3）將步驟（2）的製得物，放入馬弗爐，在500-700℃下煅燒4-6h；4）將步驟（3）的製得物加入粘結劑、增塑劑和擠出潤滑劑進行混煉，直至將物料混煉均勻；5）將混煉出來的物料，熟化24-48h後，加入到過濾預擠出中擠出，過濾除去物料中雜質；6）將過濾預擠出後的物料，通過模具整體擠出成型，並按照規定的長度，將上述成品進行切割成分段體，在每個分段體的兩端進行半球形內凹式切削加工，令每個分段體的兩端形成內凹的半球面；7）兩個相鄰的分段體之間嵌入交聯球體催化劑，即製得成品。步驟7）中所述的交聯球體催化劑的製備方法為將孔徑為1-3mm的發泡金屬加工成球形，用電泳沉積法在發泡金屬的孔內施鍍一層功能助劑材料，所述功能助劑材料的厚度小於0.5mm。所述發泡金屬為泡沫鎳。所述功能助劑材料由下述原料製得，所述份數均為重量份:γ-氧化鋁20-30份；五氧化二釩1-3份；三氧化鎢10-15份；三氧化鉬10-12份；碳酸鋇或碳酸鈣2-8份；硅藻泥3-5份；吐溫-601-3份；十二烷基苯磺酸鈉2-3份；聚四氟乙烯粉末4-7份。本發明所具有的有益效果是：1、氧化鋁和納米二氧化鈦載體本身具有較高的比表面積，在此基礎上添加造孔劑矽粉，能夠令基材具有適合的孔結構和吸水率，可以提高載體的表面積，有利於催化劑活性成分分散，以提高催化劑的活性和壽命。2、催化劑的各組分之間形成Mo-V-W/TiO2-Al2O3體系，在活性組分Mo、V、W以及載體TiO2-Al2O3的作用下實現同時脫硝脫VOC的功能，能有效精簡尾氣過濾排放設備的結構，降低環保成本。3、加入稀土氧化物可以提高催化劑的耐熱性，起到穩定晶格結構和防止體積收縮的雙重作用。氧化鈰能增大催化劑的儲氧量，氧化鋯能夠增大催化劑活性成分的分散度，二者結合能夠協同作用令催化劑的飽和吸附量增大，整體提升催化劑的催化效率和能力。4、在相鄰的兩個蜂窩狀分段體之間嵌入交聯球體催化劑，交聯球體催化劑在同步過濾的同時能夠起到高效熱傳導和多通管的作用。脫銷脫VOC催化劑均需要在較高的溫度條件下才能具有高反應活性，然而，煙氣剛排放出時的溫度並不能保持太久，隨著煙氣在催化劑中運動，溫度逐漸減低。而泡沫金屬均有極高的熱傳導效率，能夠充分吸收煙氣排出伊始時攜帶的熱量，令催化劑前端和後端均勻受熱，有利於提高脫銷脫VOC的轉化率。此外，由於催化劑在高塵環境中作業，一旦分段體的一條蜂窩孔被阻塞，煙氣也可以從過交聯球體催化劑的多通管路進入下一相鄰分段體中，令濾孔的阻塞率大為降低。並且，煙氣在催化劑中的運動軌跡本身也不均勻，交聯球體催化劑還能起到均勻分散煙氣的作用，能在無需頻繁停機清理積灰的基礎上，仍能令其發揮最大的過濾性能，延長催化劑的整體使用壽命。具體實施方式下面將結合具體實施例對本發明做進一步說明，具體實施例不限制本發明。一種脫硝脫VOC催化劑，包括基材和活性成分，所述基材的加入量為60-70份；基材包括二氧化鈦、矽粉和γ-氧化鋁；所述基材中二氧化鈦、矽粉和γ-氧化鋁按質量比為5:2:3。所述活性成分由下述原料製得，所述份數均為重量份:五氧化二釩0.3份；二氧化鋯0.15份；氧化銅0.12份；氧化錳0.1份；氧化鈰0.1份。還包括助劑，所述助劑的添加量為20-30份；助劑包括三氧化鎢和三氧化鉬；三氧化鎢和三氧化鉬的質量比為1:1。還包括粘結劑，所述粘結劑的添加量為2-8份；粘結劑包括蘇州土和碳酸鈣；上述蘇州土和碳酸鈣的質量比為2:1。還包括增塑劑，所述增塑劑的添加量為3-5份；增塑劑包括羥甲基纖維素和硅藻泥；上述羥甲基纖維素和硅藻泥的質量比為3:2。還包括擠出潤滑劑，擠出潤滑劑的施加量為1.5-3份；所述擠出潤滑劑包括甲基矽油。在具體實施例中的各成分及用量見下表：成分實施例一實施例二實施例三基材60份65份70份五氧化二釩0.3份0.3份0.3份二氧化鋯0.15份0.15份0.15份氧化銅0.12份0.12份0.12份氧化錳0.1份0.1份0.1份氧化鈰0.1份0.1份0.1份助劑20份25份30份粘結劑2份6份8份增塑劑3份4份5份擠出潤滑劑1.5份2份3份本發明所述的一種脫硝脫VOC催化劑，包括如下製備步驟：1）將基材在80-120℃真空烘箱內乾燥6-8h，降溫至30-60℃，得到預處理基材；2）稱取活性成分和助劑，加入混料釜，將20-25L去離子水逐漸加入混料釜，並開啟攪拌，以100-200r/min的速度攪拌2-3h後，加入步驟（1）中預處理基材，繼續攪拌2-3h；3）將步驟（2）的製得物，放入馬弗爐，在500-700℃下煅燒4-6h；4）將步驟（3）的製得物加入粘結劑、增塑劑和擠出潤滑劑進行混煉，直至將物料混煉均勻；5）將混煉出來的物料，熟化24-48h後，加入到過濾預擠出中擠出，過濾除去物料中雜質；6）將過濾預擠出後的物料，通過模具整體擠出成型，並按照規定的長度，將上述成品進行切割成分段體，在每個分段體的兩端進行半球形內凹式切削加工，令每個分段體的兩端形成內凹的半球面；7）兩個相鄰的分段體之間嵌入交聯球體催化劑，即製得成品。步驟7）中所述的交聯球體催化劑的製備方法為將孔徑為1-3mm的發泡金屬加工成球形，用電泳沉積法在發泡金屬的孔內施鍍一層功能助劑材料，所述功能助劑材料的厚度小於0.5mm。所述發泡金屬為泡沫鎳。所述功能助劑材料由下述原料製得，所述份數均為重量份:γ-氧化鋁20-30份；五氧化二釩1-3份；三氧化鎢10-15份；三氧化鉬10-12份；碳酸鋇或碳酸鈣2-8份；硅藻泥3-5份；吐溫-601-3份；十二烷基苯磺酸鈉2-3份；聚四氟乙烯粉末4-7份。功能助劑材料在具體實施例中的各成分及用量見下表：成分實施例一實施例二實施例三γ-氧化鋁20份25份30份五氧化二釩1份1.5份3份三氧化鎢10份13份15份三氧化鉬10份11份12份碳酸鋇或碳酸鈣2份5份8份硅藻泥3份4份5份吐溫-601份1.5份3份十二烷基苯磺酸鈉2份2.5份3份聚四氟乙烯粉末4份5份7份上述實施例的實驗結果如下：實驗樣品脫銷率（%）VOC脫除率（%）實施例一9797實施例二9897.1實施例三97.598上述實驗結果證明，本發明的使用性能良好，能有效脫除煙氣中的硝和VOC，適宜在業界推官普及。當前第1頁1&nbsp2&nbsp3&nbsp