[发明专利]一种用于除去挥发性有机污染物的吸附-低温热催化剂

说明书

本发明公开了一种用于除去挥发性有机污染物的吸附‑低温热催化剂。该方法具体如下：硝酸铈、高锰酸钾、硅藻土在酸性条件下，通过水热合成方法制备Dt/Mn₂Ce₁粉末，通过造粒、干燥、焙烧后得到具有吸附催化降解甲苯类VOCs的催化剂球状颗粒。本发明制备的催化材料中，硅藻土具有良好VOCs的吸附能力，同时与Mn‑Ce的结合提供催化活性位点，实现了原位吸附‑催化氧化，因此表现了高效的甲苯的降解能力，90％降解温度降至300℃，100％降解温度降至340℃。

技术领域

本发明为一种用于除去挥发性有机污染物的吸附-低温热催化剂，属于VOCs处理领域。

背景技术

近年来环境污染问题，尤其是大气污染问题严重影响了人类的健康。大气中存在着大量的挥发性有机污染物(VOCs)，如苯、甲苯、甲醛、丙酮、二氯乙烷等，它们参与大气中的光化学反应，形成颗粒污染物，最终造成了区域或全球气候环境问题。其中，甲苯类占VOCs的比例最大。

吸附法是应用最广、技术最成熟的传统VOCs净化方法，而热催化法则是目前应用最多的新兴VOCs治理技术。

热催化法是通过利用热催化剂在一定的条件和温度(250-500℃)、时间下促进燃烧反应。催化剂具有提高反应速率的作用，将VOCs氧化转化为CO₂、H₂O及无机小分子物质。反应如式(1.1)所示：

热催化是目前降解废气中的VOCs最有效的方法，使用此方法具有很多优势，如净化效率高、能源消耗低、无二次污染等。

Journal of Water Process Engineering,2017,19:112-119文中采用自然硅藻土为硅基制备了三种多孔硅基球用于染料污染净化，它们的孔径分别为180-90nm,107-54nm和61-23nm。Applied Catalysis B:Environmental,2006,62:265-273文中通过沉积-沉淀法在硅藻土粉末上负载了不同的锰氧化物制备了硅藻土-Mn热催化剂。实验结果表明，该材料对甲苯的燃烧温度为215-348℃，Mn14.1-400具有最佳的催化性能，在温度为215℃下对甲苯降解高达90％。但粉末类催化剂在应用方面受到了很大限制。现有技术中，存在的问题是：硅藻土-Mn催化剂成球状后，催化性能明显下降。

发明内容

本发明的目的提供一种用于除去挥发性有机污染物的吸附-低温热催化剂，应用于VOCs降解处理。

实现本发明的目的提供技术方案为：

一种用于除去挥发性有机污染物的吸附-低温热催化剂，该催化剂通过如下方法制备：将硝酸铈、高锰酸钾、硅藻土在酸性条件下，通过水热发合成制备Dt/Mn₂Ce₁粉末；制得的Dt/Mn₂Ce₁粉末通过造粒、干燥、焙烧后，得到Dt/Mn₂Ce₁-S球状颗粒。

进一步的，硅藻土、高锰酸钾和六水合硝酸铈按照质量计的比例为：硅藻土360份，高锰酸钾37.9份，六水合硝酸铈52份。。

进一步的，所述的酸性条件为pH＝2，通过加入盐酸进行调节。

进一步的，水热合成条件为：固体：水＝1:5，反应条件为100℃，24h。

进一步的，造粒条件为：按质量比84％Dt/Mn₂Ce₁粉末，3％淀粉，5％碳酸钙，5％碳酸镁，3％硅酸钠，25mL纯水，混匀后，通过制丸机造粒。

进一步的，干燥、焙烧过程如下：在80℃下干燥5h，在900℃煅烧1h，冷却后得到催化剂产品Dt/Mn₂Ce₁-S。