[发明专利]净化挥发性化合物废气的γ-氧化铝小球状催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种净化挥发性有机化合物废气的催化剂制备方法，具体涉及一种净化挥发性化合物废气的γ-氧化铝小球状催化剂及其制备方法，属于催化燃烧方法净化工业废气的技术领域。

背景技术

挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs)是指沸点在50～260℃，室温下饱和蒸气压超过133.3Pa的易挥发性有机化合物，是石油化工、制药、印刷、喷漆、机动车、制鞋等行业排放废气中的主要污染物，包括烃类、醛类、酮类、卤代烃、芳香烃、多环芳香烃等。该类有机物废气常伴随着异味、恶臭散发在空气中，是有害人体健康的污染物质，对人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，对心、肺、肝等内脏及神经系统产生有害影响，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突变，甚至进入水体，造成水污染。在一定条件下，VOCs会与大气中的NO₂反应生成O₃，使低空大气中O₃浓度升高，形成光化学烟雾，危害人体健康和导致农作物减产。

目前文献报道的国内外VOCs污染控制方法主要有焚烧法、吸附法、冷凝法、电晕法、催化燃烧、光催化氧化、膜分离法及生物法等，其中有些已经实现了商业应用，有些还处于试验阶段。而VOCs催化燃烧技术则是近几年来在工业生产中应用最广泛的处理方法之一，且符合生产的经济性。

在废气的净化与能源利用环节，催化剂起着决定性的作用。目前此类催化剂是为蜂窝状堇青石或金属材质为载体，再负载贵金属Pt、Pd中的一种或两种以及部分过渡金属氧化物。此种方法，不仅存在气体在催化剂表面停留时间较短、蜂窝状堇青石与金属载体的导热性能较差等问题，而且催化剂在高空速、低温度下不易更好的发挥其催化性能。从而会导致更多的利用贵金属的加入量来解决催化剂的低温、高空速活性问题，这会给企业带来成本压力。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用范围广、气阻小、VOCs与催化剂表面接触时间长的新型的处理挥发性有机化合物废气的小球状催化剂。该催化剂以γ-氧化铝小球载体为骨架，浆液有较好的附着性。将载体小球填充在管道内，利用γ-氧化铝小球间的气阻，热量的转移来降低催化剂床层温度；在γ-氧化铝小球表面涂有负载着Pd的氧化镓，在催化剂制备过程中使用了稀土硝酸盐和/或有机酸作为贵金属活性组分的分散剂，极大的提高了催化剂的稳定性，延长了催化剂的寿命。

本发明的技术方案：净化挥发性化合物废气的γ-氧化铝小球状催化剂，其由γ-氧化铝小球及涂覆的涂层组成，涂层中含有γ-氧化铝、铈锆共熔体、铈的可溶性盐和镓的可溶性盐。

净化挥发性化合物废气的γ-氧化铝小球状催化剂的制备方法，按重量份计步骤为：

(1)预处理：选择γ-氧化铝小球载体为骨架，在空气中预处理，450～550℃煅烧4～6h，使表面孔道活化；

(2)涂层浆液的制备：取γ-氧化铝3～4份，铈锆共熔体1～2份，铈的可溶性盐按铈计0.5～1.5份，镓的可溶性盐按镓计1～3份，加入到4～8份去离子水中，搅拌器搅拌后，加入到球磨机中球磨，控制颗粒度为D90，即颗粒数量的90％小于20微米，得到浆液；浆液中固含量为20％～50％；

加入0.5～20mol/L硝酸钯或氯化钯，调节至浆液中钯的浓度为0.3～0.5g/L，即制得涂覆浆液；

(3)浸渍：将经过步骤(1)预处理后的γ-氧化铝小球载体浸渍于步骤(2)制备的涂层浆液中，充分浸渍后取出；

(4)后处理：将步骤(3)所得的γ-氧化铝小球在100～300℃下烘干30～60min，然后重复步骤(3)，直到涂覆到每升γ-氧化铝小球载体上的涂层含量为10～50g，接着在400℃～600℃焙烧1～5min，即得到净化挥发性化合物废气的γ-氧化铝小球状催化剂。

所述铈的可溶性盐为硝酸铈。所述镓的可溶性盐为硝酸镓。

每升净化挥发性化合物废气的γ-氧化铝小球状催化剂上含有0.03～12g的Pd。

所述铈锆共熔体中铈与锆摩尔比为3∶1。

本发明的有益效果：本发明制备的小球状催化剂利用范围广、气阻小、VOCs与催化剂表面接触时间长。该催化剂以γ-氧化铝小球载体为骨架，浆液有较好的附着性；将载体小球填充在管道内，利用γ-氧化铝小球间的气阻，热量的转移来降低催化剂床层温度；在γ-氧化铝小球表面涂有负载着Pd的氧化镓，在催化剂制备过程中使用了稀土硝酸盐和/或有机酸作为贵金属活性组分的分散剂，极大的提高了催化剂的稳定性，延长了催化剂的寿命。

具体实施方式