一种球形氧化铈催化剂在低温催化水解有机污染物中的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种球形氧化铈催化剂在低温催化水解有机污染物中的应用，采用水热法制备球形氧化铈催化剂，将其用于催化羰基硫的水解，结果显示球形氧化铈催化剂在70℃下可将COS完全分解，且湿度对催化剂的催化活性没有任何影响，稳定性实验中显示球形氧化铈在80℃下反应至30h未出现明显失活；在催化分解羰基硫和二硫化碳中，结果显示球形氧化铈催化剂在50

【技术实现步骤摘要】
一种球形氧化铈催化剂在低温催化水解有机污染物中的应用


[0001]本专利技术涉及一种球形氧化铈催化剂在低温催化水解羰基硫、羰基硫和二硫化碳中的应用，属于环境化工大气污染控制


技术介绍

[0002][0003]煤气化作为煤洁净技术的基础，其过程中不可避免的会产生硫化氢以及含硫挥发性有机物（Sulfur
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containing volatile organic compounds，简写为S
‑
VOCs）如硫醇、硫醚、羰基硫等。S
‑
VOCs对环境和人类健康的影响主要表现为三个方面：一是具有较强的光化学活性，加剧光化学烟雾与雾霾的形成；二是严重腐蚀设备且易导致催化剂中毒；三是恶臭和毒害作用，严重影响人们生活质量。羰基硫（COS）作为其中典型含硫有机污染物，目前国内外对COS的去除主要以催化水解技术和催化加氢技术为主。相对于催化加氢技术来说，催化水解技术因其催化效率高、反应温度相对较低和副反应少等特点，被广泛地应用于工业废气中COS的脱除。近年来，活性炭基催化剂和类水滑石常被用于COS的水解，在100℃以下可以将其完全降解，主要产物为H2S和CO2，但因为H2S易于被氧化，从而导致重硫和硫酸盐积累在催化剂表面造成催化剂失活，催化剂使用寿命短。故开发一种具有环境友好、性能优异的高效催化剂很有必要。
[0004]CS2通常与COS共存，CS2含量约占两者总量的10
‑
20%。目前，国内外对CS2与COS 的处理方法相同，但COS水解催化剂对 CS2催化水解的效果欠佳。因此，研制 CS2水解的高性能催化剂受到国内外学者的关注。此外，国内外学者在COS和CS2协同催化水解方面开展了系列研究，取得一些成果，但是催化剂的稳定性差。

技术实现思路

[0005]针对目前存在的问题，本专利技术提供了一种用于低温催化水解COS、COS和CS2的球形铈基催化剂，其制备简单成本低、催化效率高，能够有效降解COS和CS2。
[0006]本专利技术球形氧化铈催化剂是将六水硝酸铈溶于去离子水中，搅拌混匀后，滴加到冰乙酸
‑
乙二醇的混合溶液中，继续搅拌30min，将混合溶液转移至高压反应釜，在100
‑
180℃下结晶反应3
‑
12h，反应完成后冷却至常温，固液分离，固体依次用去离子水离心洗涤3
‑
4次，用无水乙醇离心洗涤3
‑
4次，洗涤后固体60
‑
80℃干燥10
‑
12h，500
‑
550℃下焙烧2
‑
3h即得。
[0007]所述六水硝酸铈与冰乙酸的质量体积比为1:1
‑
1.5，冰乙酸
‑
乙二醇的混合溶液是2
‑
4mL冰乙酸与50
‑
100mL乙二醇混合制得。
[0008]球形氧化铈催化剂使用时，是将含50
‑
500ppm COS的气体（N2）或含50
‑
500ppm COS、CS2的气体（N2）通入装有球形氧化铈的反应器中，在50
‑
90℃或50
‑
150℃、空速1000
‑
100000 h
‑1下反应，实现COS以及COS 和CS2的分解。
[0009]与现有技术比，本专利技术具有如下优点：
（1）本专利技术球形纳米氧化铈制备方法简单，成本低廉，制备时间短；（2）本专利技术球形纳米氧化铈使用时能耗低，能在较低温下（70℃）下将COS完全催化分解;在催化分解羰基硫和二硫化碳中，球形氧化铈催化剂在50
‑
140℃下都能将COS完全分解，而CS2在140℃时，能被球形纳米氧化铈催化剂完全催化分解；且球形纳米氧化铈具有很好的抗水性，能在各种湿度条件下完成对有机污染物的催化水解；（3）本专利技术球形纳米氧化铈具有更好的稳定性，在高空速（60000h
‑
）条件下反应30h未出现明显失活。
附图说明
[0010]图1为球形氧化铈、棒状氧化铈、八面体氧化铈、立方体氧化铈催化剂的TEM和HRTEM图，其中A、B、C、D图为200nm的电镜图，E、F、G、H图为5nm的电镜图；图2为球形氧化铈、棒状氧化铈、八面体氧化铈、立方体氧化铈催化剂的XRD图；图3为不同形貌氧化铈催化剂催化水解COS的结果图，其中A图为活性图，B图为稳定性图；图4为球形氧化铈催化剂在不同湿度条件下催化水解COS的结果；图5为球形氧化铈催化剂、立方体氧化铈催化剂同时催化水解COS和CS2的结果，其中A图为COS转化率结果，B图为CS2转化率结果；图6为球形氧化铈催化剂、立方体氧化铈催化剂同时催化水解COS和CS2的稳定性实验结果，A图为COS转化率结果，B图为CS2转化率结果。
具体实施方式
[0011]以下实施例用于进一步说明本专利技术，但不应理解为对本专利技术的限制，其他的任何未背离本专利技术的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本专利技术的保护范围之内，若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
[0012]实施例1：不同形貌氧化铈催化剂的制备1、球形氧化铈的制备将2g六水硝酸铈溶于2mL去离子水，超声搅拌至其完全溶解，然后滴加到冰乙酸
‑
乙二醇的混合溶液（2 mL冰乙酸（需在通风橱进行）和52mL乙二醇，超声分散均匀）中，继续搅拌30min，混合液转移至高压反应釜，放置180℃下结晶反应200min；反应完成后冷却至常温，固液分离，固体用去离子水离心洗涤3次，再用无水乙醇离心洗涤3次，洗涤后固体60℃干燥12h，500℃下焙烧2h制得球形二氧化铈催化剂；2、棒状纳米二氧化铈的制备将1.7369g六水硝酸铈溶于10mL去离子水，超声搅拌至其完全溶解，将氢氧化钠溶液（19.2g氢氧化钠颗粒溶于70mL去离子水中制得） 滴加到硝酸铈溶液中，继续磁力搅拌30min，混合液转移至高压反应釜，在100℃下结晶反应24h，反应完成后冷却至常温，固液分离，固体用去离子水离心洗涤4次，再用无水乙醇离心洗涤4次，洗涤后固体60℃干燥12h，500℃下焙烧2h制得棒状二氧化铈催化剂；3、八面体二氧化铈的制备
将2.171g六水硝酸铈溶于40mL去离子水，超声搅拌至其完全溶解，将氢氧化钠溶液（0.32g 氢氧化钠颗粒溶于40mL去离子水中制得） 滴加到硝酸铈溶液中，磁力搅拌30min后，混合液转移至高压反应釜，在180℃下结晶反应24h；反应完成后冷却至常温，固液分离，固体用去离子水离心洗涤3次，再用无水乙醇离心洗涤3次，固体用去离子水离心洗涤3次，再用无水乙醇离心洗涤3次，洗涤后固体60℃干燥12h，500℃下焙烧2h制得八面体二氧化铈；4、立方体二氧化铈的制备将1.7369g六水硝酸铈溶于10mL去离子水，超声搅拌至其完全溶解，将氢氧化钠溶液（本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种球形氧化铈催化剂在低温催化水解羰基硫中的应用。2.一种球形氧化铈催化剂在低温催化水解羰基硫和二硫化碳中的应用。3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于：球形氧化铈催化剂是将六水硝酸铈溶于去离子水中，搅拌混匀后，滴加到冰乙酸
‑
乙二醇的混合溶液中，继续搅拌30min，将混合液转移至高压反应釜，在100
‑
180℃下结晶反应3
‑
12h，反应完成后冷却至常温，固液分离，固体依次用去离子水离心洗涤3
‑
4次，用无水乙醇离心洗涤3

【专利技术属性】
技术研发人员：罗永明，龚陈浩，刘江平，苏红，胡亚楠，熊家芹，管鑫，侯绍天，陆继长，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：