專利名稱：一種以活性炭為載體的臭氧消除催化劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及化學(xué)催化劑，具體地說是一種用于消除空氣中臭氧的催化劑。
背景技術(shù)：
近年來，臭氧化技術(shù)在各領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，如臭氧空氣消毒機、紫外燈、果蔬 消毒機、負離子發(fā)生器、靜電除塵器、復(fù)印機等。這些裝置排放到環(huán)境中的尾氣里會含有一 定量的臭氧。臭氧雖然是一種優(yōu)良的消毒劑，但其本質(zhì)是一種劇毒性氣體，即使是低濃度 的臭氧也會對人類及生存環(huán)境構(gòu)成直接威脅。因此如何消除空氣中的臭氧成為人們研究 的重要課題。目前，處理臭氧尾氣的方法主要有活性炭吸附法、熱分解法、電磁波輻射法、 藥液吸收法和催化劑分解法等。在這些方法中尤以Pt、Pd、Ag、Ce等稀有金屬組成的臭氧 消除催化劑的消除效果最佳。但稀有金屬組成的臭氧消除催化劑存在價格昂貴，制備工藝 復(fù)雜、耐濕性差、使用壽命短等諸多缺點。為了降低制造成本，人們將研究重點轉(zhuǎn)向由過渡 金屬氧化物組成的消除臭氧催化劑?，F(xiàn)有的該類催化劑主要是由活性碳顆粒、惰性材料顆 粒、金屬蜂窩體、氧化鋁蜂窩體、分子篩蜂窩體等負載體二次負載后形成的產(chǎn)品，其存在的 缺點是負載量小，使用壽命短。如CN1679996A公開的一種除臭氧過濾網(wǎng)就是由活性炭粉、 分散劑、催化劑水溶液、膠粘劑攪拌成膠泥，然后在陶瓷、纖維、海綿、鋁蜂窩、紙蜂窩等多孔 基材上烘干制成。該過濾網(wǎng)存在的問題是載體的比表面積小，催化劑有效含量低，使用壽命 短。CN1375348A公開的一種消除臭氧及氮氧化物的催化劑，是將催化劑置于活性炭纖維載 體中，然后經(jīng)硝酸鹽溶液浸泡、烘干制成。該催化劑存在的問題是活性炭纖維的比表面積太 大，因而放置在單位體積內(nèi)的有效負載量非常低，故其實際應(yīng)用受到限制。CN101219232A公 開了一種多功能除臭氧蜂窩網(wǎng)，其首先制備一多孔蜂窩濾網(wǎng)，再將含有活性碳、氧化分解催 化劑、納米銀抗菌粉、潤濕分散劑、成膜劑和水的除臭氧溶液噴涂在蜂窩濾網(wǎng)的內(nèi)表面上， 再烘干而成。該催化劑存在的問題是，在使用時活性炭顆粒容易被氣流從蜂窩濾濾網(wǎng)中吹 出，因而可導(dǎo)致活性炭粉塵污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種可有效提高單位體積有效負載量、耐濕性能好、使 用壽命長、成本低、風(fēng)阻小、無二次粉塵污染的消除臭氧的催化劑。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的本發(fā)明所提供的以活性炭為載體的臭氧消除催化劑，是采用以下方法制備而成(a)蜂窩狀活性炭將粒度為1000 3000目的活性炭粉，加入2% 20%的ZnCl2 混合后，再加入由硅酸鈉、二氧化鋁粉、丙酮、乙醇按照質(zhì)量體積比為1 0.5 3 2 5 10 20組成的粘接劑，攪拌成膠泥狀，壓鑄成型、烘干；(b)選擇易溶于水的重金屬鹽溶于水，制備成浸漬液，將上述成型的蜂窩狀活性炭 放入其中浸泡后，烘干；其中浸漬液中重金屬鹽的含量可為2% 30% (w/v)，其更為優(yōu)選的含量5% 20% (w/v) ο(c)將b步工序制備的蜂窩狀活性炭加入堿溶液中浸泡后，漂洗、浙干，在160°C 220°C下烘干。本發(fā)明中所說的易溶于水的重金屬鹽是指由酸根離子和重金屬離子組成的化合 物，如三氯化鐵、硫酸銅、硫酸鎳.硝酸鎳、氯化鎳、三氯化鈰、硫酸鈰、氯化鈷等，這些鹽與 氫氧化鈉溶液或碳酸鈉溶液反應(yīng)能夠生成不溶性金屬氫氧化物或金屬含氧酸鹽，如氫氧化 鐵、碳酸鐵等。由此在制備臭氧消除催化劑時，所選用的重金屬鹽在浸泡成型蜂窩狀活性炭 的過程中，被均勻分散于蜂窩狀活性炭的每一個空隙之中；當(dāng)其烘干后再加用堿溶液浸泡， 化學(xué)反應(yīng)沉淀物(金屬氫氧化物或金屬含氧酸鹽)亦隨即分散于蜂窩狀活性炭的每一個空 隙之中；此時再經(jīng)160°C 220°C溫度的烘干，使金屬氫氧化物或金屬含氧酸鹽發(fā)生分解， 從而生成活性位均布于蜂窩狀活性炭整個載體中的金屬氧化物。本發(fā)明所述的重金屬鹽可選用鐵鹽、鎳鹽、銅鹽、鈰鹽、鈷鹽中的一種，更為優(yōu)選的 是選用兩種以上的化合物的混合物，如氯化鐵與硫酸銅的混合物，硫酸鎳與硝硫酸銅的混 合物，氯化鈰與氯化鐵和氯化銅的混合物等等。采用不同重金屬鹽之間進行混合，可使最終 生成均有不同價態(tài)的金屬氧化物，由此進一步提高了消除臭氧效果。本發(fā)明更為優(yōu)選的重金屬鹽為氯化鐵、硫酸鎳、硫酸銅、氯化鈰、氯化鈷的一種或 兩種以上化合物的任意配比的組合物。這些重金屬鹽成本低，使用效果好。本發(fā)明所述的蜂窩狀活性炭其外形結(jié)構(gòu)優(yōu)選厚度> 15mm ；貫穿孔截面為正方形， 孔的邊長為0. 5mm 5mm ；孔邊的厚度為孔邊長的1/4 1/2。由此可更好增強本發(fā)明的使 用效果以及使用壽命。本發(fā)明臭氧消除催化劑具有活性位單位密度大，與空氣接觸面積大，消除效率高， 耐濕性能好、成本低等諸多有益之處。本發(fā)明的有益效果通過以下試驗得到了驗證。試驗方法催化劑活性評價裝置由臭氧發(fā)生裝置連接于玻璃連續(xù)反應(yīng)裝置而成，玻璃管內(nèi)徑 5mm，管長200mm。臭氧的濃度由美國InterScan公司4480型臭氧分析儀測定。粉塵由灰塵 檢測儀檢測。在空氣臭氧含量400mg/m3，空速lOOCKBOOOh—1，以及在等體積、不同濕度、不同時間 條件下測定臭氧消除率。測定結(jié)果詳見表1.表1:
條件實施例1實施例2實施例3對比例常溫/常壓/干燥狀態(tài) /時間48h99. 9998. 7598. 8593. 0常溫/常壓/干燥狀態(tài) /時間96h99. 9998. 7598. 8591. 2常溫/常壓/干燥狀態(tài) /時間180h99. 9698. 7598. 8380. 5溫度 90°C/水蒸氣(9000mg/m3) /24 h89. 886. 784. 570. 3灰塵顆粒/時間48h未見未見未見有有上述測定結(jié)果可見，本發(fā)明的消除效率高，在濕度環(huán)境中依舊具有良好的催化 分性能且連續(xù)180h穿透測試，無催化衰減現(xiàn)象發(fā)生。以下結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳述，但其并不對本發(fā)明的保護范圍構(gòu) 成限制。實施例1(a)制備蜂窩狀活性炭將粒度為3000目、比表面積> 1000mg/m2的煤質(zhì)活性炭粉 2kg，加入0. 14kg ZnCl2進行活化；再加入粘接劑攪拌成膠泥狀，壓鑄成厚度20mm ；貫穿孔 截面為正方形，內(nèi)孔邊長1mm，孔邊厚度為0. 5mm的形狀，烘干；其中粘接劑由Ikg硅酸鈉， 二氧化鋁粉0. 5kg、丙酮2L、乙醇IOL混合而成。(b)按照IOOml水中加入5g硫酸鎳、4g硫酸銅的配比，制備浸漬液，將a步工序制 備的成型的蜂窩狀活性炭放入整個浸漬液浸泡，浸漬液浸透后，烘干；(c)將b步工序制備的蜂窩狀活性炭加入10% NaOH(g/ml)浸漬10分鐘，用蒸餾 水漂洗3次、浙干，在180°C下，干燥1小時。實施例2(a)制備蜂窩狀活性炭將粒度為1000目活性炭粉加入以重量計為2 %的ZnCl2粉 進行活化；再加入粘接劑攪拌成膠泥狀烘干；其中粘接劑由Ikg硅酸鈉，二氧化鋁粉3kg、丙 酮5L、乙醇20L混合而成。(b)按照IOOml水中加入20g氯化鈰，制備浸漬液，將a步工序制備的成型的蜂窩 狀活性炭放入整個浸漬液浸泡，浸漬液浸透后，烘干；(c)將b步工序制備的蜂窩狀活性炭加入5% Na2CO3(g/ml)浸漬15分鐘，用蒸餾 水漂洗2次、浙干，在220°C下，干燥2小時。實施例3(a)制備蜂窩狀活性炭將粒度為2000目活性炭粉加入5%的ZnCl2進行活化；再
加入粘接劑攪拌成膠泥狀烘干；其中粘接劑由Ikg硅酸鈉，二氧化鋁粉lkg、丙酮3L、乙醇
515L混合而成。(b)按照IOOml水中加入4g硫酸銅，8g硫酸鐵，制備成浸漬液，將a步工序制備的 蜂窩狀活性炭放入整個浸漬液浸泡，浸漬液浸透后，烘干；(c)將b步工序制備的蜂窩狀活性炭加入15% NH4OH(g/ml)浸漬20分鐘，用蒸餾 水漂洗2次、浙干，在160°C下，干燥1小時。對比實施例按照IOOml水中加入4g硫酸銅制備成浸漬液，將活性炭經(jīng)ZnCl2活化處理后放入 浸漬液中，并加入4g氧化錳，攪拌成泥狀，放入烘箱中于100°C干燥4h，再將其浸入10%的 Na2CO3溶液中，100°C干燥4h，取出后用蒸餾水洗滌，再于100°C 120°C干燥8h，即得。實施例4-7中的制備方法參照實施例1-3進行，不同之處在于所選用的重金屬鹽 有所不同，但均具有本發(fā)明所述效果。詳見表2.表 2
權(quán)利要求
1.一種以活性炭為載體的臭氧消除催化劑，其特征在于它是采用以下方法制備而成(a)蜂窩狀活性炭將粒度為1000 3000目的活性炭粉，加入以重量計為2 20% 的ZnCl2粉混合后，再加入由硅酸鈉、二氧化鋁粉、丙酮、乙醇按照質(zhì)量體積比為1 0.5 3 2 5 10 20組成的粘接劑，攪拌成膠泥狀，壓鑄成型、烘干；(b)選擇易溶于水的重金屬鹽溶于水，制備成浸漬液，將上述成型的蜂窩狀活性炭放入 其中浸泡后，烘干；(c)將b步工序制備的蜂窩狀活性炭加入堿溶液中浸泡后，漂洗、浙干，在160°C 220°C下烘干。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臭氧消除催化劑，其特征在于所述的為重金屬鹽鐵鹽、鎳鹽、 銅鹽、鈰鹽、鈷鹽中的一種或兩種以上的化合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的臭氧消除催化劑，其特征在于所述的重金屬鹽為氯化鐵、硫 酸鎳、硫酸銅、氯化鈰、氯化鈷的一種或兩種以上化合物的任意配比的組合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的臭氧消除催化劑，其特征在于所述的蜂窩狀活性炭其厚度> 15mm ；貫穿孔截面為正方形，孔的邊長為0. 5mm 5mm ；孔邊的厚度為孔邊長的1/4 1/2。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的臭氧消除催化劑，其特征在于所述浸漬液的濃度為5% 20% (w/v) ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種可消除臭氧的催化劑，它是由以下方法制備而成的(a)蜂窩狀活性炭將粒度為1000～3000目的活性炭粉，加入2％～20％的ZnCl2混合后，再加入由硅酸鈉、二氧化鋁粉、丙酮、乙醇按照質(zhì)量體積比為1∶0.5～3∶2～5∶10～20組成的粘接劑，攪拌成膠泥狀，壓鑄成型、烘干；(b)選擇易溶于水的重金屬鹽溶于水，制備成浸漬液，將上述蜂窩狀活性炭放入其中浸泡后，烘干；其中浸漬液中重金屬鹽的含量可為2％～30％(w/v)，其更為優(yōu)選的含量5％～20％(w/v)。(c)將b步工序制備的蜂窩狀活性炭加入堿溶液中浸泡后，漂洗、瀝干，在160℃～220℃下烘干。本發(fā)明可有效提高單位體積有效負載量、耐濕性能好、使用壽命長、成本低、風(fēng)阻小、無二次粉塵污染的。
文檔編號B01J37/02GK102101052SQ20111003105
公開日2011年6月22日 申請日期2011年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月28日
發(fā)明者王超, 竺玉發(fā), 藺玉強 申請人:河北亞太環(huán)境科技發(fā)展股份有限公司