[发明专利]一种吸附‑低温等离子体催化降解氯苯的方法及其吸附催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附-催化剂的制备方法及其与低温等离子体结合降解氯苯应用。

背景技术

氯苯类化合物(Chlorobenzenes，CBs)属于卤代芳香烃，是一类疏水性的持久性有机污染物。它是由氯原子取代苯环上的氢原子，生成氯代芳烃。氯苯类化合物(CBs)是一类重要合成物原材料，广泛用于染料、香料、农药、有机合成的中间体，用于生产制造含氯的有机物，还用于制取溶剂和助剂等，在环境中广泛分布且难被生物降解的一类有毒有机化合物。CBs广泛存在于环境之中。人们在土壤、废水、污泥、蔬菜、湖水、鱼类、人类的脂肪组织和乳液中，都发现过CBs的存在证据。甚至在辽河和黄河都检测出高浓度的CBs，CBs也已然成为是一种重要的河流污染物。

氯苯的治理技术与VOCs的处理技术相同，都包含物理法、化学法和生物法，以及这些处理方法的各种耦合。传统的废气处理方法如吸附法、冷凝法、燃烧法和生物法等，在技术上或经济上都存在一定的不足。低温等离子体利用高能电子参与物理化学反应，具有能耗低、化学反应迅速、净化彻底、广适性等优点。然而单独等离子体易产生一些副产物，如臭氧、氮氧化物等，对处理的污染物缺乏选择性。催化剂与等离子体结合可以有效减少副产物的产生，提高CO₂选择率和污染物的去除率。Monica等将等离子体与Ag/Al₂O₃结合，在去除甲苯的过程中发现耦合系统的二氧化碳选择性比单独等离子体提高了25％。Delagrange等在利用MnO/AC催化降解240ppm的甲苯，发现耦合系统的能量效率提高了一倍。

对于吸附-等离子体催化系统来说，找到一种既有良好的VOCs吸附性能，又有对吸附的VOCs具有良好催化氧化性能的催化剂非常重要。研究表明一般这种催化剂都为复合催化剂，由金属或金属氧化物和具有吸附性能的催化剂载体组成。载体一般分为活性氧化铝、分子筛、活性炭类。Ning Xu等采用CuO/AC作为催化剂，考察了吸附-等离子体催化处理苯的工业条件优化和降解机理。Fang Wang等采用吸附-等离子体催化系统去除NO，比较了HZSM-5，y-Al₂O₃，AC三种吸附剂的不同效果，结果表明了AC的效果最好。

发明内容

本发明针对传统的氯苯治理技术的诸多问题，提供了一种新型的吸附-低温等离子体催化间歇操作方式去除氯苯的方法。

本发明采用的技术方案是：

一种吸附-低温等离子体催化降解氯苯的方法，所述方法为：

将Ag/AC催化剂置于介质阻挡放电(DBD)低温等离子体反应器的放电区域内，将氯苯夹带在空气中以气体形式通入介质阻挡放电低温等离子体反应器中，用Ag/AC催化剂吸附氯苯，此时反应器的等离子体电源处于关闭状态，待吸附饱和后通入含氧气体同时停止吹入夹带氯苯的空气，打开反应器的等离子体电源，用等离子体放电氧化吸附的氯苯，实现对氯苯的降解，所述夹带氯苯的空气流量为1.5～2L/min，所述的通入含氧气体的流量为1.2～1.5L/min。

进一步，本发明所述介质阻挡放电低温等离子体反应器的电介质为石英管，内电极为不锈钢铁棒。

进一步，所述石英管外径2.53cm，内径1.76cm，长40cm，所述不锈钢铁棒直径为0.6cm，反应器体积为91.58cm³

进一步，本发明所述氯苯在空气中浓度为170～180mg/m³。

进一步，本发明所述含氧气体优选为空气。

进一步，本发明所述介质阻挡放电低温等离子体反应器的峰值电压为3～8kV，放电频率10000Hz。

进一步，本发明所述Ag/AC催化剂吸附氯苯的时间为15～20min。

更进一步，本发明所述Ag/AC催化剂推荐按如下方法制备：

(1)载体预处理：活性炭在使用之前先用水洗涤，去除表面的无机杂质，然后用0.1～0.2mol/L硝酸洗涤，接着水洗至中性，105～110℃烘干11～12h待用。

(2)催化剂制备：取硝酸银，用水溶解后，搅拌下加入步骤(1)预处理后的活性炭，50～55℃搅拌4～5小时，静置2～2.5小时，105～110℃烘干12～13h，在氮气气氛中以3℃/min的升温速度加热至450℃并恒温2～2.5h，冷却，水洗烘干，得到所述Ag/AC催化剂。

进一步，本发明所述AgNO₃与AC的质量比为1:62.5。