專利名稱：一種臭氧分解催化劑及其制備方法
一種臭氧分解催化劑及其制備方法涉及領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種臭氧分解催化劑及其制備方法。
技術(shù)背景臭氧是強(qiáng)氧化劑，也是廣譜殺菌消毒劑，可廣泛應(yīng)用于各種水質(zhì)處理、醫(yī) 療衛(wèi)生、食品保鮮以及去除難降解物質(zhì)等，但是由于臭氧的利用率較低，在實(shí) 際使用過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生大量的殘留臭氧。如果這些殘留的臭氧直接排放到 大氣中，勢(shì)必造成環(huán)境污染。另外，來(lái)自機(jī)艙、復(fù)印機(jī)和高壓放電等產(chǎn)生的臭氧也將直接影響環(huán)境空氣，當(dāng)臭氧濃度超過(guò)O. 06 mg m—3時(shí)就會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生一定 的危害。因此，在臭氧排出前進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)非常必要。目前，用于臭氧分解的催化劑活性組分主要有以下幾種貴金屬、過(guò)渡金 屬氧化物、錳的化合物。貴金屬臭氧催化劑主要是含有鉑、鈀、銠等成分的催 化劑，如公開號(hào)為CN1316300，名稱為"一種臭氧(03)還原催化劑及其制造方 法"的發(fā)明專利申請(qǐng)，公開了一種負(fù)載型臭氧還原催化劑，將硝酸鐵、硝酸鎳、 硝酸銀、硝酸鈀在去離子水中，浸入作為載體的柱狀活性炭中制成，根據(jù)該專 利申請(qǐng)文件記載，該催化劑在常溫常壓下10-l秒就可有效分解還原臭氧(03)為 氧氣(02)， 100 g催化劑壽命長(zhǎng)達(dá)1500 2000 h，達(dá)到臭氧尾氣排放指標(biāo)O. 04 卯m/m2;公開號(hào)為CN1785511，名稱為"Ru/A1203催化臭氧氧化催化劑及其微波 合成方法"的發(fā)明專利申請(qǐng)，公開了一種載體為A1203，活性組分為Ru02催化臭 氧氧化催化劑，根據(jù)該專利申請(qǐng)文件記載，該催化劑在中性pH條件下，對(duì)于內(nèi) 分泌干擾物、酚類物質(zhì)、小分子酸類等物質(zhì)都具有很好的去除效果；公開號(hào)為 CN1990102，名稱為"光催化消除臭氧的Au/Ti02催化劑"的發(fā)明專利申請(qǐng)，公 開了一種以Au為活性組分，Ti02為活性載體的催化劑，根據(jù)該專利申請(qǐng)文件記 載，該催化劑催化性能好，用于光催化消除臭氧，所需的擔(dān)體簡(jiǎn)單，催化劑的 用量較少，尤其適合于室內(nèi)空氣凈化裝置中臭氧的消除，并且制備工藝簡(jiǎn)單， 成本也大大降低，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。這些專利申請(qǐng)?zhí)岢龅募夹g(shù)方案均用到了 貴金屬成分，此類催化劑催化分解性能較好，但其成本高，且水蒸氣存在時(shí)會(huì) 強(qiáng)烈抑制臭氧分解過(guò)程，使用一段時(shí)間后必須加熱再生，其使用受到較大限制。 還有一種過(guò)渡金屬氧化物催化劑，這是一種相對(duì)廉價(jià)的臭氧分解催化劑，如 K.Kodama (中文譯文科達(dá)馬)在其申請(qǐng)的專利中就是將過(guò)渡金屬氧化物CoOx 和NiOx負(fù)載到硅膠上得到的催化劑，此類催化劑對(duì)脫臭、脫色、殺菌、分解有 機(jī)物后剩余臭氧的分解特別有效，但其分解效率較低，使用壽命短，且使用時(shí) 必須存在一定的水汽環(huán)境，對(duì)使用環(huán)境要求較高，難以推廣使用。此外，錳的化合物催化劑也是研究較多的一種催化劑，Oyama(中文譯文歐亞馬)等在A1203 載體的臭氧分解研究工作中得出了 Mn(U舌性最好的結(jié)論，此后大多數(shù)研究者的 工作都是在以含有Mn02為基礎(chǔ)的催化劑上進(jìn)行改性的，但在以此制成的的臭氧 催化存在制備工藝較復(fù)雜，且應(yīng)用條件受到限制的缺點(diǎn)，仍然不能滿足需要。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種臭氧分解催化劑及 其制備方法，它工藝簡(jiǎn)單，催化劑臭氧分解效率高，性能穩(wěn)定，成本低，使用 壽命長(zhǎng)。本發(fā)明涉及一種臭氧分解催化劑，載體為活性炭顆?；蚧钚蕴坷w維，其特 征在于錳、錳的氧化物或碳酸鹽為主活性組分，鎳、銀和鈰的氧化物或碳酸 鹽為助活性組分；所述的三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為 2 7 : 1 4 : 1 6,所述的主活性組分與助活性組分的重量百分比為3 20 : 5 17。本發(fā)明的臭氧分解催化劑以浸漬沉淀法進(jìn)行制備，制備方法包括下列步驟 A、配制活性組分溶液將濃度為0. 40 0. 60 mol L—1的硝酸錳溶液、0. 08 0. 12 mol L—1的硝酸鎳溶液、0.08 0.12 mol 1/的硝酸銀的溶液和0. 04 0. 06 mol ，L—'的硝酸鈰溶液以相同體積混合制成活性組分溶液；B、活性處理選用 活性炭顆?；蚧钚蕴坷w維作為催化劑載體，浸入上述配成的活性組分溶液15 30小時(shí)，取出洗滌，于烘箱內(nèi)so x:進(jìn)行干燥；C、將經(jīng)過(guò)上述活性處理的催化劑載體浸入0. 50 0. 80 mol L—'的碳酸鈉溶液15 30小時(shí)；D、將經(jīng)過(guò)上述碳酸鈉 溶液浸入的催化劑載體洗滌干燥，在100 30(TC條件下，烘燒6 10小時(shí)，制得 催化劑成品。本發(fā)明的制備工藝較簡(jiǎn)單，制得的催化劑具有臭氧分解效率高、性能穩(wěn)定、 成本低、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，在空速20000 h—1，臭氧初始濃度為200 ppm的情 況下，反應(yīng)2000小時(shí)后，催化劑分解效率仍高達(dá)90%以上。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀和硝酸鈰的濃度分別為0.40 mol *L—'、 0.08 mol L—1、 0. 08 mol L—1、 0. 04 mol L—1的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭顆粒浸入其中，15h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.05 mol *L—'的碳酸鈉溶液中，15 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于100 °。烘 燒6h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為12 : 7，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為4:i:2。實(shí)施例2配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀和硝酸鈰的濃度分別為0. 50 mol L—'、 0. 10mol 1A 0. 10 mol L—1、 0. 05 mol L—1的溶液，將其以相同體積混合，將fe體 活性炭顆粒浸入其中，24h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.60 mol ，L—i的碳酸鈉溶液中，24h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于20(TC烘燒 8 h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為13 : 10，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為5:3:2。實(shí)施例3配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀、硝酸鈰的濃度分別為0.60 mol 「'、 0.12 mol L—\ 0. 12 mol L—'、 0.06 mol L—'的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭顆粒浸入其中，30 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.8 mol !/i的碳酸鈉溶液中，30 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于300 。C烘 燒10 h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為17: ii，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為5:3:3。實(shí)施例4配制硝酸猛、硝酸鎳、硝酸銀、硝酸鈰的濃度分別為0.40 mol [/'、 0.09 mol L-\ 0. 08 mol L—'、 0. 04 mol L—'的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭纖維浸入其中，15h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.05 mol *L—i的碳酸鈉溶液中，15 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于100 t烘 燒6h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為13 : 8，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為4:i:3。實(shí)施例5配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀、硝酸鈰的濃度分別為0.50 mol ，L—'、 0.09 mol*L—'、 0.09mol.L—'、 0. 05 mol L—1的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭纖維浸入其中，15h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.06 mol !/'的碳酸鈉溶液中，15 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于100 t:烘 燒6 h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為15 : 11，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為6:2:3。實(shí)施例6配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀、硝酸鈰的濃度分別為0.60 mol *L—\ 0.09 mol L-\ 0. 12 mol L-1、 0. 06 mol L—'的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭纖維浸入其中，15h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.06 mol *L—'的碳酸鈉溶液中，15 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于100 'C烘 燒6 h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為17: io，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為5:2:3。
權(quán)利要求
1、一種臭氧分解催化劑，載體為活性炭顆?；蚧钚蕴坷w維，其特征在于錳、錳的氧化物或碳酸鹽為主活性組分，鎳、銀和鈰的氧化物或碳酸鹽為助活性組分；所述的三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為2~7∶1~4∶1~6，所述的主活性組分與助活性組分的重量百分比為3~20∶5~17。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的臭氧分解催化劑，其特征在于所述的主活性組 分與助活性組分重量百分比為5 12 : 7 13。
3、 一種臭氧分解催化劑的制備方法，以浸漬沉淀法進(jìn)行制備，包括下列步 驟A、配制活性組分溶液將濃度為0.40 0.60 mol L—1的硝酸錳溶液、 0.08 0. 12 mol L—1的硝酸鎳溶液、0. 08 0. 12 mol L—1的硝酸銀的溶液和 0.04~0.06 mol *L—^勺硝酸鈰溶液以相同體積混合制成活性組分溶液；B、活性 處理選用活性炭顆?；蚧钚蕴坷w維作為催化劑載體，浸入上述配成的活性組 分溶液15 30小時(shí)，取出洗滌，于烘箱內(nèi)80 'C進(jìn)行干燥；C、將經(jīng)過(guò)上述活性 處理的催化劑載體浸入0. 5(T0. 80 mol L—'的碳酸鈉溶液15 30小時(shí)；D、將經(jīng) 過(guò)上述碳酸鈉溶液浸入的催化劑載體洗滌干燥，在100 300 t條件下，烘燒6 10 小時(shí)，制得催化劑成品。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種臭氧分解催化劑及其制備方法，該催化劑以活性炭顆?；蚧钚蕴坷w維作為載體，以錳、鎳、銀、鈰作為催化劑的活性組分，制備方法包括A.將硝酸錳溶液、硝酸鎳溶液、硝酸銀的溶液和硝酸鈰溶液以相同體積混合制成活性組分溶液；B.選用活性炭顆粒或活性炭纖維作為催化劑載體，浸入上述配成的活性組分溶液，取出洗滌、干燥；C.取出浸入碳酸鈉溶液；D.取出洗滌、干燥，烘燒，制得催化劑成品。該法制備催化劑工藝簡(jiǎn)單，臭氧分解效率高，催化劑的成本較低，且性能穩(wěn)定，使用壽命長(zhǎng)，具有廣闊的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)A62D101/47GK101402047SQ20081007977
公開日2009年4月8日 申請(qǐng)日期2008年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月9日
發(fā)明者宋春麗, 浩 張, 徐海云, 范海明, 陳兆文 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所