用于臭氧协同去除VOCs的催化剂的制备方法及处理方法技术

本发明专利技术公开了一种用于臭氧协同去除VOCs的催化剂的制备方法，本发明专利技术还公开了一种利用催化剂处理VOCs去除率的方法。本发明专利技术实用性和功能性强，可广泛应用于环保技术领域。可广泛应用于环保技术领域。可广泛应用于环保技术领域。

【技术实现步骤摘要】
用于臭氧协同去除VOCs的催化剂的制备方法及处理方法


[0001]本专利技术涉及环保领域，具体是指用于臭氧协同去除VOCs的催化剂的制备方法及处理方法。

技术介绍

[0002]在我国，VOCs是指常温下饱和蒸汽压大于70Pa、常压下沸点在260℃以下的有机化合物，或在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于10Pa且具有挥发性的全部有机化合物。大多数VOCs具有毒性、刺激性、致癌作用和致畸作用，并且它是导致城市灰霾和光化学烟雾的重要前体物。
[0003]目前国内外工业VOCs控制技术主要有催化燃烧、吸附、等离子体、光催化等。催化燃烧技术是一种在催化剂的作用下将VOCs低温氧化分解为CO2和H2O的方法。在各种VOCs治理技术中，因其具有净化效率高、无二次污染、能耗较低等特点成为最有应用前景、最热门的VOCs处理技术之一。然而，催化燃烧还是存在一些问题。第一，催化燃烧需要达到一定的温度(200
‑
400℃)，才能有良好的降解率，而高温容易损坏管道和设备。第二，由于反应温度过高，催化剂容易发生高温烧结，使催化剂寿命减短。第三，当反应一段时间后，产生的大量热量容易散失到空气中，未能达到节能效果。
[0004]气相催化臭氧氧化技术是近年来开发的高级氧化技术，通常以金属、金属氧化物和金属盐为催化剂，结合催化和臭氧氧化，使臭氧在催化剂作用下产生更多的具有强氧化能力的中间产物，达到提高臭氧氧化能力的目的，促进臭氧的氧化反应，对于气态污染物而言，能够使其低温催化氧化。目前，该技术的研究多集中于对水中有机污染物的氧化去除，而对有机废气的净化研究较少，在废气处理领域中目前还处于理论研究阶段。
[0005]由于臭氧在高温下容易分解，所以目前对于臭氧催化氧化的研究都停留在常温下，鲜有学者研究升高一定温度后，臭氧催化氧化VOCs的降解效率。从文献中可知，目前在常温下臭氧催化氧化VOCs的降解效果很好，但是还是存在着一些问题。第一，虽然常温下降解VOCs效果良好，但是所需要的时间很长，不适用于工业上使用。第二，目前实验室中模拟的反应条件都远小于工业中的实际条件，因此无法印证是否在工业上也有相同效果。第三，大多数学者用的催化剂载体在性能、应用以及经济效益上都不如堇青石载体好。

技术实现思路

[0006]针对以上问题，本专利技术提出了一种能够实现协同去除VOCs的催化剂以及相应的处理方法。
[0007]本专利技术提供的技术方案为：
[0008]一种用于臭氧协同去除VOCs的催化剂的制备方法，包括以下实施过程：
[0009]S1、将Mn(NO3)2和Cu(NO3)2·
3H2O按照催化剂摩尔比配制成离子总浓度为1.0mol/L的混合溶液；
[0010]S2、加入相同物质的量的柠檬酸，然后将空白堇青石投入混合溶液中浸渍吸附
24h；
[0011]S3、取出堇青石，吹去表面和孔道内的残余浆液，放入烘箱中100℃下干燥12h，在600℃下焙烧4h；
[0012]S4、重复浸渍1次，干燥，焙烧，制得整体式Mn
‑
Cu催化剂，即Mn4Cu1、Mn3Cu2、Mn2Cu3、Mn1Cu4。
[0013]进一步地，锰铜摩尔比为2：3。
[0014]本专利技术还提供了一种技术方案：
[0015]一种利用上述所述的催化剂处理VOCs去除率的方法，包括以下实施过程：
[0016](1)、打开加热室8，根据所需反应温度调节到确认值，同时，打开水浴锅4，调节到35度；
[0017](2)、当达到温度后，打开压缩空气罐1，根据所需VOCs浓度调节流量到预定值，流量值通过与其串接的转子流量计3读出；
[0018](3)、打开臭氧发生器7，根据所需臭氧浓度以及空速调节合理的气体流量、工作电压和频率；
[0019](4)、根据臭氧检测仪10以及与其串接的色谱计11算出不同反应条件下VOCs以及臭氧的降解率，分析得出最优的工作条件，计算公式为：
[0020]甲苯降解率
[0021]式中：c(C7H
8in
)——甲苯初始浓度，单位为ppm；
[0022]c(C7H
8t
)——反应t min后甲苯的浓度，单位为ppm；
[0023]臭氧降解率
[0024]式中：c(O
3in
)——臭氧初始浓度，单位为g/m3；
[0025]c(O
3out
)——臭氧末端，单位为g/m3；
[0026]进一步地，臭氧浓度为2
‑
3g/m3，反应温度为100℃，空速为12000h
‑1。
[0027]进一步地，所述反应温度为25℃、50℃、75℃、100℃、125℃、150℃、175℃、200℃、250℃。
[0028]进一步地，所述所需VOCs浓度包括100ppm、200ppm、300ppm、400ppm、500ppm。
[0029]进一步地，所述所需臭氧浓度包括2g/m3、3g/m3、4g/m3、5g/m3、6g/m3、7g/m3。
[0030]进一步地，所述空速包括12000
‑1、18000
‑1、24000h
‑1。
[0031]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0032]本专利技术通过提供一种含有锰铜复合氧化物的催化剂，其生产成本得到降低，催化剂的活性、稳定性、强度均达到行业标准要求；
[0033]本专利技术通过臭氧，用相应的催化剂进行VOCs降解，在臭氧氧化与催化氧化的协同作用下，将VOCs降解为CO2和H2O。同时，能有效降低反应温度，避免催化剂发生高温烧结，防止催化剂失活，有效的延长了催化剂的使用寿命；
[0034]本专利技术提出了探寻最优的工作条件的方法，为应用到工业上提供了技术支持。
附图说明
[0035]图1是本专利技术实施例中探究过程中应用的设备连接关系图。
[0036]附图说明：
[0037]1、压缩空气罐，2、三通阀，3、转子流量计，4、恒温水浴锅，5、鼓泡瓶，6、气体混合瓶，7、臭氧发生器，8、加热室，9、催化剂，10、臭氧检测仪，11、色谱计。
具体实施方式
[0038]下面结合附图1对本专利技术做进一步的详细说明。
[0039]在制备用于协同去除VOCs的过程中，制备过程如下：
[0040]S1、将Mn(NO3)2和Cu(NO3)2·
3H2O按照催化剂摩尔比配制成离子总浓度为1.0mol/L的混合溶液；
[0041]S2、加入相同物质的量的柠檬酸，然后将空白堇青石投入混合溶液中浸渍吸附24h；
[0042]S3、取出堇青石，吹去表面和孔道内的残余浆液，放入烘箱中100℃下干燥12h，在600℃下焙烧4h；
[0043]S4、重复浸渍1次，干燥，焙烧，制得整体式Mn
‑
Cu催化剂，即Mn4Cu1、Mn3Cu本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于臭氧协同去除VOCs的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下实施过程：S1、将Mn(NO3)2和Cu(NO3)2·
3H2O按照催化剂摩尔比配制成离子总浓度为1.0mol/L的混合溶液；S2、加入相同物质的量的柠檬酸，然后将空白堇青石投入混合溶液中浸渍吸附24h；S3、取出堇青石，吹去表面和孔道内的残余浆液，放入烘箱中100℃下干燥12h，在600℃下焙烧4h；S4、重复浸渍1次，干燥，焙烧，制得整体式Mn
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Cu催化剂，即Mn4Cu1、Mn3Cu2、Mn2Cu3、Mn1Cu4。2.根据权利要求1所述的一种用于臭氧协同去除VOCs的催化剂的制备方法，其特征在于，锰铜摩尔比为2：3。3.一种利用权利要求1所述的催化剂处理VOCs去除率的方法，其特征在于，包括以下实施过程：(1)、打开加热室，根据所需反应温度调节到确认值，同时，打开水浴锅，调节到35度；(2)、当达到温度后，打开压缩空气罐，根据所需VOCs浓度调节流量到预定值，流量值通过与其串接的转子流量计读出；(3)、打开臭氧发生器，根据所需臭氧浓度以及空速调节合理的气体流量、工作电压和频率；(4)、根据臭氧检测仪以及与其串接的色谱计算出不同反应条件下VOCs以及臭氧的降解率，分析得出最优的工作条件，计算公式为：式中：c(C...

【专利技术属性】
技术研发人员：李胜利，赵义峰，彭晓敏，
申请(专利权)人：丹江口科广环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：