[发明专利]一种用于VOCs催化氧化用的催化剂的制备方法

说明书

本发明公开了一种用于VOCs催化氧化用的催化剂的制备方法，包括以下步骤：(1)将NaOH固体和3‑巯丙基三甲基硅烷溶于去离子水，搅拌均匀得到第一配体溶液；(2)将含结晶水的氯金酸固体溶解于水中，配置成氯金酸溶液，滴加盐酸；然后将配制的氯金酸溶液与第一配体溶液搅拌混合得到第二配体溶液；(3)取胶体二氧化硅与第二配体溶液混合得到第三配体溶液；(4)将NaAlO₂溶液加入到第三配体溶液、过滤、烘干、焙烧得到催化剂。本方法制备的催化剂的抗老化、抗相变性能好。

技术领域

本发明涉及催化剂的制备方法，尤其涉及一种用于VOCs催化氧化用的催化剂的制备方法。

背景技术

按照世界卫生组织(WHO)的定义，挥发性有机物(VOCs，Volatile OrganicCompounds)是一类沸点在50～250℃之间的有机化合物，室温下饱和蒸气压超过133.32Pa，在常温下以蒸气形式存在于空气中的一类有机物。

VOCs来源广泛，主要分为工业源和生活源。工业源主要包括VOCs生产行业如石油炼制与石油化工、煤炭加工与转化、基础化学原料生产等，以VOCs为原料的生产过程如涂料、油墨、合成材料生产等，以及含VOCs产品排放的工艺过程如焦炭生产、纺织印刷等。生活源包括餐饮服务、室内装修和服装干洗等。由于VOCs污染物成分复杂，危害较大，环保部制定了严格的VOCs排放及控制措施。

绝大部分的VOCs毒性高、易挥发，并且可以长期滞留在自然界中，对环境造成持久性的污染。有些物质具有神经毒性、肾脏和肝脏毒性，甚至具有“三致”作用，能损害血液成分和心血管系统，引起胃肠道紊乱，诱发免疫系统、内分泌系统及造血系统疾病，造成代谢缺陷，对人类和生物健康造成严重威胁。有机废气的成分极为复杂，在大气中可与其他气体污染物(如SO_x、NO_x)、颗粒物等在一定条件下发生一系列化学反应，产生二次污染，导致光化学烟雾的产生，加重雾霾。同时，还有一些CVOCs物种，如CH₃Cl、CCl₄等含氯烷烃等物质会在太阳光紫外线的作用下被分解，并释放出氯原子，与臭氧分子发生化学反应，造成臭氧损耗，破坏大气臭氧层。

当前VOCs的处理技术主要分为两种，一种是富集回收技术，常用的有吸附法、吸收法、膜分离法和冷凝回收法等；另一种是分解转化技术，主要有直接焚烧法、光催化氧化法、生物降解法和催化氧化法等。催化氧化法就是在催化剂的作用下，使有机废气中的碳氢化合物在温度较低的条件下迅速氧化成水和二氧化碳，从而达到治理VOCs废气的目的。与直接焚烧法相比，催化燃烧法所需的起始燃烧温度大为降低，约在200～400℃左右，从而节省了能耗；并且催化氧化法的转化率较高，可以达到98％以上，产物大部分都是CO₂和H₂O(仍有不完全燃烧产物)，不会产生二噁英和NOx等有毒有害物质。除此之外，催化氧化法不受VOCs的浓度限制，在污染物气体浓度很低的情况下也能充分处理，适合工业大风量低浓度的VOCs的处理。对于低浓度的VOCs，常将催化氧化法和吸附法结合使用，将污染物通过吸附剂富集起来后，将解吸气体进行催化燃烧处理。鉴于如上优点，催化氧化法成为了当前工业应用中处理CVOCs的首选方案。

目前，应用于催化氧化VOCs的催化剂主要有贵金属催化剂、过渡金属氧化物催化剂、钙钛矿催化剂和分子筛催化剂。这些催化剂材料各有利弊，如贵金属对VOCs的催化氧化活性非常高，在较低温度下即可彻底转化VOCs，但是贵金属价格昂贵且易与氯化氢和硫化氢发生反应生成金属氯化物和金属硫化物，导致其易中毒失活，从而降低催化剂使用寿命；过渡金属氧化物虽然储备丰富且价格低廉，但是需要较高的起燃温度，且催化活性不如贵金属催化剂；分子筛催化剂由于其自身结构特征对VOCs具有良好的催化活性，且价格低廉，但是其稳定性较差，容易积碳。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有高选择性、高活性、高稳定性、低起燃温度，长使用寿命的用于VOCs催化氧化用的催化剂的制备方法。