[发明专利]一种多孔隙催化剂颗粒及其成型方法

说明书

本发明提供了一种多孔隙催化剂颗粒及其成型方法，其特征在于，催化剂颗粒由内至外依次包括内核和催化剂层；所述内核包括活性炭和黏土1号；所述催化剂层包括催化剂、多孔骨架、黏土2号和粘结剂；所述催化剂为金属氧化物粉末；所述多孔骨架材料为无机多孔材料。内核包括60~80目的活性炭和100~140目的黏土1号；催化剂层包括180~250目的催化剂细粉，180~250目的黏土细粉和80~120目的多孔骨架大颗粒。在颗粒成型的过程中，根据调配各种成型材料的粒度来达到调控颗粒孔道分布的目的，从而提高颗粒的孔隙率和有效表面积。内核为大颗粒活性炭和黏土，有利于促进空气中污染物在颗粒内扩散，提高去除性能，并将未及时反应的化学物质锁定在颗粒内避免造成二次污染。

技术领域

本发明属于一种催化剂技术领域，具体涉及一种多孔隙催化剂颗粒及其成型方法。

背景技术

纳米级金属氧化物由于其催化活性高，生产成本较贵金属低，被广泛应用于催化领域。近年来室内空气污染严重，部分纳米级金属氧化物已被证实对甲醛、甲苯、苯等化学污染物具有较好的去除性能。催化剂的形状必须服从使用性能的要求。催化剂成型是催化剂生产过程中不可或缺的重要环节，使得催化剂具有一定的颗粒度、强度和孔隙率，以此满足催化剂在装填后压力降、抗压强度和稳定性。经过合适的成型工艺，可获得活性和结构稳定的催化剂。同样的物料由于成型方法和工艺不同，所制得的孔结构，比表面积和表面纹理结构有显著地区别。颗粒状的催化剂具有外形美观，流动性好，风阻小，耐磨性强，易装卸等优点，为了将该类催化剂应用于空气净化领域，采用湿法造粒的方法将其进行造粒。

催化剂成型的关键问题：保证在催化剂机械强度以及压力降允许的前提下，尽可能的提高催化剂颗粒的表面积利用率。尤其是将颗粒应用到空气净化领域中，催化剂颗粒需要更大的表面接触空气中低浓度的化学污染物，在较高的空速下快速将污染物锁定并去除。催化剂颗粒内合理的孔隙分布将有利于解决这个问题。常规的催化剂颗粒成型方法是将催化剂粉末、骨架材料、助剂、粘接剂等按一定比例添加直接造粒。中国CN103041854A公开了一种 TS-1 钛硅分子筛催化剂的滚球成型方法，通过在滚球成型的过程中引入活性炭纤维，使得焙烧后的成型催化剂具有贯通整个颗粒的扩散通道，一方面提高了催化氧化过程中的传热效率，促进催化氧化过程中的传质效率，延长催化剂的使用寿命。但该方法需要300-600℃的高温焙烧，很难应用在金属氧化物催化剂的成型中，高温焙烧易使催化剂失活。中国专利CN105107490A公开了一种空气净化器用催化剂颗粒及其逐层包覆的方法，该方法制备的催化剂颗粒内核为黏土颗粒，中间层为催化剂层，外层为活性炭等多孔骨架。这种方法制备的颗粒内核只是作为结构支撑，很难起作用；外层是吸附性能较好的多孔材料，未分解完全的甲醛、VOC等化学污染物容易再次脱附到空气中产生异味。

综上所述，现有技术中没有针对金属氧化物催化剂成型中遇到的孔道都没有研究粒度控制对颗粒成型的影响，也没有考虑到在家庭空气净化领域的实际应用情况，化学污染物未能在短时间去除而脱附的二次污染问题。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种多孔隙催化剂颗粒及其成型方法。具体通过以下技术方案实现：

一种多孔隙催化剂颗粒，由内至外依次包括内核和催化剂层，所述催化剂层包覆在内核外表面；所述内核包括活性炭和粘土2号；所述催化剂层包括催化剂粉末、多孔骨架、黏土2号和粘结剂；所述催化剂为金属氧化物粉末；所述多孔骨架材料为无机多孔材料；

所述内核直径占催化剂颗粒总直径的55%-75%，所述催化剂层占催化剂颗粒总直径的25%-45%；所述内核选用活性炭的目数为60-80目，黏土1号为目数为100-140目的黏土；所述催化剂层选用催化剂粉末目数为180-250目，多孔骨架材料目数为80-120目，黏土2号为目数为180-250目的黏土；所述活性炭、黏土1号、催化剂粉末、多孔骨架材料、黏土2号粘结剂的混合质量百分比为：

活性炭25%-40%、

黏土1号10%-15%、

催化剂粉末25%-45%、

多孔骨架材料5%-15%、