等離子空氣凈化用錳氧化物/多孔炭催化劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于環(huán)境污染控制領(lǐng)域，采用等離子體處理空氣中有害物的負(fù)載 錳氧化物多孔炭催化劑的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在裝修和工業(yè)生產(chǎn)中會有大量的可揮發(fā)性有害氣體排放到空氣中，如苯、甲苯、二 甲苯等苯系物。苯系物對人體的傷害程度尤為嚴(yán)重，目前苯系化合物已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織 確定為強(qiáng)烈致癌物質(zhì)。尤其是在工業(yè)生產(chǎn)與加工過程中，產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)廢氣污染物具 有排放量大、濃度低、成份復(fù)雜等特點(diǎn)。
[0003] 去除有機(jī)廢氣的根本途徑是采用無污染的工藝，少用或不用有害原料，控制廢氣 排放，對有機(jī)廢氣進(jìn)行回收利用或無害化處理。根據(jù)不同生產(chǎn)工藝流程及可揮發(fā)有機(jī)廢氣 的排放方式，有著不同的處理技術(shù)，目前廣泛采用并且研究較多的有吸附法、熱破壞法、冷 凝法、吸收法等，以及近年來開發(fā)出新的控制技術(shù)有生物膜法、光分解法、等離子體分解法、 臭氧分解法等。
[0004] 低溫等離子體法治理有機(jī)廢氣能達(dá)到較好的去除效果，與常規(guī)技術(shù)相比具有工藝 簡單、流程短、可操作性好的特點(diǎn)，特別是在節(jié)能方面有很大的潛力，應(yīng)用范圍也比較廣泛。 氣體放電過程中產(chǎn)生的等離子體由大量的活性物種組成，這些活性物種和由活性物種產(chǎn)生 的臭氧能將氣相有機(jī)物分解，但是存在氧化不完全和臭氧殘留導(dǎo)致二次污染的問題，同時(shí) 過高的處理成本也是制約其應(yīng)用的關(guān)鍵。但是在對苯系物的等離子分解過程中，由于苯環(huán) 的穩(wěn)定性比較高，降解的效率比較低，處理成本較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是為了解決以往的技術(shù)課題而做出的，目的在于提供一種在等離子體處理 有機(jī)廢氣過程中，能夠高效率地催化分解有害氣體成分、且成本低、使用方便的等離子體分 解有害氣體的催化劑。
[0006] 本發(fā)明的技術(shù)方案是通過以下方式實(shí)現(xiàn)的： 本發(fā)明的技術(shù)方案為：以多孔炭材料作為錳氧化物的載體，將硝酸錳溶液在超聲分散 和毛細(xì)作用下滲透到經(jīng)過表面處理后的多孔炭內(nèi)部，然后在經(jīng)焙燒處理，獲得負(fù)載MnOx / 多孔炭催化劑材料。
[0007] 本發(fā)明的制備方法為：將多孔炭原料用去離子水清洗干凈后，用0. 5_3mol/L的硝 酸溶液進(jìn)行酸化處理，處理時(shí)間為12-36小時(shí)，然后烘干；采用5%_40%的硝酸錳溶液與處理 烘干的多孔炭等量浸漬12-36小時(shí)，浸漬期間一次或多次在20KHz-40KHz的超聲頻率下分 散1-30分鐘；取出浸漬的多孔炭，在80°C烘干，然后在300-450°C下煅燒1-3小時(shí)，制成負(fù) 載錳氧化物的多孔炭催化劑。
[0008] 所述的多孔炭為顆粒活性炭或活性炭纖維。
[0009] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1、錳氧化物/多孔炭催化劑是將活性炭的吸附性能和大比表面積與錳氧化物的催化 性能有效結(jié)合，催化活性高，可以有效降低有機(jī)廢氣的濃度，最終實(shí)現(xiàn)對有害氣體的降解。 [0010] 2、錳氧化物/多孔炭催化劑的制備過程簡單，在弱超聲作用下，硝酸錳溶液在多 孔炭內(nèi)部分布更加均勻，載體表面的催化劑負(fù)載率更高。
[0011] 3、錳氧化物/多孔炭催化劑對等離子體降解空氣中有害物進(jìn)行催化反應(yīng)后，尾氣 中的副產(chǎn)物濃度低。
【具體實(shí)施方式】
[0012] 為進(jìn)一步公開本發(fā)明的技術(shù)方案，通過具體實(shí)施例作詳細(xì)說明： 本發(fā)明的技術(shù)方案為：以多孔炭材料作為錳氧化物的載體，將硝酸錳溶液在超聲分散 和毛細(xì)作用下滲透到經(jīng)過表面處理后的多孔炭內(nèi)部，然后在經(jīng)焙燒處理，獲得負(fù)載MnOx / 多孔炭催化劑材料。
[0013] 本發(fā)明的制備方法為：將多孔炭原料用去離子水清洗干凈后，用0. 5_3mol/L的硝 酸溶液進(jìn)行酸化處理，處理時(shí)間為12-36小時(shí)，然后烘干；采用5%_40%的硝酸錳溶液與處理 烘干的多孔炭等量浸漬12-36小時(shí)，浸漬期間一次或多次在20KHz-40KHz的超聲頻率下分 散1-30分鐘；取出浸漬的多孔炭，在80°C烘干，然后在300-450°C下煅燒1-3小時(shí)，制成負(fù) 載錳氧化物的多孔炭催化劑。
[0014] 例 1 : 將多孔炭原料用去離子水清洗干凈后，用lmol/L的硝酸溶液進(jìn)行酸化處理，處理時(shí)間 為24小時(shí)，然后烘干；采用10%的硝酸錳溶液與處理烘干的多孔炭等量浸漬24小時(shí)，浸漬 期間一次在20KHz-40KHz的超聲頻率下分散2分鐘；取出浸漬的多孔炭，在80°C烘干，然后 在350°C下煅燒2小時(shí)，制成負(fù)載錳氧化物的多孔炭催化劑1#。
[0015] 例2: 將多孔炭原料用去離子水清洗干凈后，用lmol/L的硝酸溶液進(jìn)行酸化處理，處理時(shí)間 為24小時(shí)，然后烘干；采用20%的硝酸錳溶液與處理烘干的多孔炭等量浸漬24小時(shí)，浸漬 期間一次在20KHz-40KHz的超聲頻率下分散2分鐘；取出浸漬的多孔炭，在80°C烘干，然后 在350°C下煅燒2小時(shí)，制成負(fù)載錳氧化物的多孔炭催化劑2#。
[0016] 通過對等離子體結(jié)合錳氧化物/多孔炭催化劑對空氣中的甲苯的降解處理，可 以見到明顯的效果：取5g制備的催化劑置于等離子反應(yīng)器的出口處，在等離子發(fā)生電壓 18kV，氣流量為500ml/min，甲苯濃度為300mg/m3的條件下，進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下表所 示，負(fù)載錳氧化物的多孔炭催化劑用于等離子體催化降解空氣中的甲苯，具有降解速度快、 處理效率高、副產(chǎn)物濃度低等特點(diǎn)。
[0017] 具體效果數(shù)據(jù)可以從下面等離子體結(jié)合錳氧化物/多孔炭催化劑對空氣中的甲 苯的降解實(shí)驗(yàn)表格中具體體現(xiàn)： 等離子體結(jié)合錳氧化物/多孔炭催化劑對空氣中的甲苯的降解的實(shí)驗(yàn)結(jié)果
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于等離子催化降解空氣中有害物的負(fù)載錳氧化物多孔炭催化劑的制備方法， 其特征是包括以下內(nèi)容：將多孔炭原料用去離子水清洗干凈后，用0. 5-3mol/L的硝酸溶液 進(jìn)行酸化處理，處理時(shí)間為12-36小時(shí)，然后烘干；采用5%-40%的硝酸錳溶液與處理烘干的 多孔炭等量浸漬12-36小時(shí)，浸漬期間一次或多次在20KHz-40KHz的超聲頻率下分散1-30 分鐘；取出浸漬的多孔炭，在80°C烘干，然后再300-450°C下煅燒1-3小時(shí)，制成負(fù)載錳氧化 物的多孔炭催化劑；所述的多孔炭為顆粒活性炭或活性炭纖維。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于等離子催化降解空氣中有害物的負(fù)載錳氧化物多孔炭催化劑的制備方法。它以多孔炭材料作為錳氧化物的載體，將硝酸錳溶液在超聲分散和毛細(xì)作用下滲透到經(jīng)過表面處理后的多孔炭內(nèi)部，然后經(jīng)過焙燒處理，獲得負(fù)載MnOx/多孔炭催化劑材料。本發(fā)明的負(fù)載錳氧化物多孔炭催化劑的應(yīng)用方法是用于結(jié)合等離子體催化降解空氣中的有害物，具有降解速度快、處理效率高、副產(chǎn)物濃度低等特點(diǎn)。
【IPC分類】B01D53/66, B01D53/72, B01D53/86, B01J23/34, B01D53/56
【公開號】CN105498752
【申請?zhí)枴緾N201410500459
【發(fā)明人】曲險(xiǎn)峰, 李靜, 朱文, 李海鵬
【申請人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2014年9月23日