[发明专利]一种催化燃烧含氯挥发性有机化合物的微纤复合分子筛膜催化剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种催化燃烧含氯挥发性有机化合物的微纤复合分子筛膜催化剂及其制备方法与应用，属于催化氧化挥发性有机污染物领域。该方法包括以下步骤：(1)微纤复合分子筛膜的预处理；(2)将钒的有机金属前驱物在微纤复合分子筛膜表面进行气相沉积反应，得到沉积产物；(3)将沉积产物进行煅烧，得到负载钒的微纤复合分子筛膜催化材料。本发明制备出的负载钒的微纤复合分子筛膜催化剂可以有效减少氯代副产物的产生，催化效率更高、性质更稳定。在含氯挥发性有机污染物的处理方面有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于催化氧化挥发性有机污染物领域，公开了一种催化燃烧含氯挥发性有机化合物的微纤复合分子筛膜催化剂及其制备方法与应用。

背景技术

含氯挥发性有机化合物(CVOCs)，包括氯苯类、氯代烯烃和氯代烷烃等，因为有良好的溶解能力和稳定的物理化学性质，是化工生产中常见的原材料和溶剂，同时也作为生产过程中的副产物而产生。由于CVOCs具有强毒性、难降解及其容易形成多氯代物而使其成为VOCs中难以处理的一类有机物。

微纤复合分子筛膜材料充分利用了微纤材料的三维结构和分子筛膜的孔道特性、酸性质以及良好的热力学稳定性，具有较高的孔隙率和比表面积、优良的传质传热性能、一定的机械强度并且可以被折叠或裁剪成需要的形状，是理想的含氯挥发性有机化合物催化剂载体。

活性组分是催化剂的核心，传统的Fe、Cu等活性组分在含氯挥发性有机污染物的催化燃烧中表现出较高的活性，但存在抗中毒能力差，催化燃烧过程易产生多氯烃类、造成二次污染的问题。而V₂O₅作为催化剂活性组分使用时，因具有V⁵⁺–O–V⁵⁺/V⁴⁺–O–V⁴⁺氧化还原循环，而展现出较强的氧流动性，能够有效抵抗氯中毒，减少氯代副产物产生。

活性组分的负载方法是制备催化剂的关键步骤。传统的浸渍法、离子交换法等在负载活性组分时需要将载体置于金属离子的盐溶液中后续再进行干燥，但是对于分子筛膜材料而言，一方面金属盐溶液在干燥过程中易发生金属离子团聚现象，煅烧后会堵塞孔道；另一方面水分子气化会破坏分子筛膜结构，导致分子筛膜开裂、脱落等。如何制备一种催化活性高、抗氯中毒能力强、结构稳定的微纤复合分子筛膜催化剂材料是一个亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高效、高选择性、易制备的用于含氯挥发性有机化合物催化燃烧的微纤复合分子筛膜催化剂及其应用，以改变先有的过渡金属催化剂易中毒，产物选择性差等缺点。本发明制备出的负载钒的微纤复合分子筛膜催化剂可以有效减少氯代副产物和氯气的产生，催化效率更高、性质更稳定。

本发明的另一目的是针对现有活性组分负载方法，负载的活性组分团聚、堵孔现象严重、分子筛膜载体在浸渍过程中易开裂脱落等缺点，提供一种化学气相沉积法负载活性组分的催化剂的制备方法。制备出高效、稳定的含氯挥发性有机化合物催化剂。

本发明的目的通过以下技术方案实现。

一种负载钒的微纤复合分子筛膜催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)微纤复合分子筛膜的预处理；

(2)将钒的有机前驱体和微纤复合分子筛膜材料置于升温装置中，在惰性气体保护下，升温到前驱体升华温度，恒温一段时间后继续升温到前驱体分解温度，恒温沉积一段时间后自然冷却，得到沉积产物；

(3)将沉积产物于空气中煅烧，得到负载钒的微纤复合分子筛膜催化剂。

优选地，步骤(1)中所述微纤复合分子筛膜的预处理：100～150℃干燥6～12h。

优选地，步骤(2)中所述有机前驱体为乙酰丙酮钒和乙酰丙酮氧钒中的一种或两种混合。