專利名稱：：漆包機廢氣凈化蜂窩狀催化劑及其制備方法
技術領域：
：本發明公開了一種利用催化燃燒法凈化工業廢氣的漆包機廢氣凈化蜂窩狀催化劑，同時本發明還公開了一種該催化劑的制備方法。技術背景漆包線生產過程中所用的漆包漆含有大量的稀釋劑與有機溶劑，其主要組分是苯、二甲苯與甲酚，這些有機化合物從漆膜加熱固化時揮發出來。如果這些溶劑直接揮發到大氣中，將會產生如下問題(1)污染環境苯、二甲苯與甲酚化合物對人們身心健康產生極大損害；(2)能源浪費三種有機物具有高燃燒熱值，一般為32406-43208kJ/kg;(3)生產安全隱患二甲苯的餾程13(TC15(TC，甲酚餾程為190210°C，在生產過程中有機物可能冷凝、聚集在管道中，從而引發生產安全事故。所以在漆包線生產過程中，消除有機廢氣顯得尤為重要。為凈化該廢氣，現今漆包線生產廠大多采用單層快速催化燃燒熱風循環的漆包機。這種漆包機的有機廢氣進入催化燃燒室，經催化燃燒后放出大量的熱能，再通過風機經風道送入到烘爐爐膛中，烘焙漆包線的漆膜涂層，同時將廢氣轉化成二氧化碳和水分，既節約了能源，又保護了環境。在漆包機廢氣的凈化與能源利用環節，催化劑起著決定性的作用。目前此類催化劑是以堇青石為載體，再負載貴金屬Pd或過渡金屬氧化物，但堇青石載體具有很多微孔，排氣背壓較高，催化劑床層溫度較催化前溫度高6010(TC，容易導致催化劑發生高溫燒結失活；同時碳氫化合物非常容易沉積到蜂窩載體的表面，從而使催化劑發生物理中毒，縮短了催化劑的使用壽命。
發明內容本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種不易發生高溫燒結失活、延長使用壽命的漆包機廢氣凈化蜂窩狀催化劑。本發明的另一目的是提供一種上述漆包機廢氣凈化蜂窩狀催化劑的制備方法。按照本發明提供的技術方案，所述凈化漆包機廢氣的蜂窩狀催化劑，以金屬蜂窩或蜂窩瓷為蜂窩骨架，在該蜂窩骨架上涂覆有鈰鋯固溶體與Y-氧化鋁的混合物涂層，所述的鈰鋯固溶體為負載貴金屬鈀、鉑或鈀與鉑的固溶體。所述的金屬蜂窩或蜂窩瓷目數為50目600目。負載貴金屬鈀、鉑或鈀與鉑的鈰鋯固溶體在涂層中質量百分含量20。%~95%，￥-氧化鋁質量百分含量5%80%。貴金屬總負載量為鈰鋯固溶體質量的0.5%~3%。上述凈化漆包機廢氣蜂窩狀催化劑的制備方法包括以下步驟(1)、選擇目數為50目600目的蜂窩瓷為骨架備用，或者選擇目數為50目~600目的金屬蜂窩為骨架，將該金屬蜂窩在50(TC80(TC的空氣氣氛中預處理，使其表面形成一層氧化物膜；(2)、采用等體積法，測試每單位質量的鈰鋯固溶體粉末需要的水量，結合需要涂覆的貴金屬量，計算需要貴金屬鈀或鉑的鹽溶液的量，稀釋，采用等體積法浸漬貴金屬溶液于鈰鋯固溶體粉末上；(3)、將浸漬貴金屬的鈰鋯固溶體與Y-氧化鋁混合，然后加入去離子水，攪拌均勻得到懸浮液，使得Y-氧化鋁的重量百分比濃度為5X40X，鈰鋯固溶體重量百分比濃度為10%~40%，將懸浮液球磨，控制顆粒度D90(即顆粒數量的90%)小于50微米，得到漿液；(4)、將蜂窩瓷或步驟(1)中預處理的金屬蜂窩或浸漬于上述步驟(3)制備的漿液中，停留13秒，以每秒30100mm的速度提出；(5)、將步驟(4)中涂覆漿液的蜂窩瓷或金屬蜂窩在10020(TC下烘干3050min，重復步驟(4)，至涂覆到蜂窩上的涂層量達到30~300g/L，接著在40(TC600'C焙燒60min120min，即得到漆包機廢氣凈化蜂窩狀催化劑。所述的貴金屬溶液為鈀、鉑的硝酸鹽或氯化鹽，該貴金屬溶液的摩爾濃度為0.5~20mol/L。本發明利用強度大、氣阻小的金屬蜂窩或蜂窩陶瓷骨架，制備了一種新型的漆包機廢氣凈化蜂窩狀催化劑，可降低催化劑床層的溫度，提高催化劑的耐久活性。圖1為漆包機廢氣凈化蜂窩狀催化劑的示意圖。具體實施方式下面結合具體實施例對本發明作進一步說明。在這些實施例中，除另有說明以外，所有百分比均按重量計。實施例1制備漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑M1:金屬蜂窩選擇50目金屬載體，外形為80mmX80mmX80mm的正方體，在800。C下高溫處理2h;取100g鈰鋯固溶體，滴加去離子水，直到有液態水析出，記錄所加水的重量32g;稱量含有5g鈀的硝酸鈀溶液，稀釋至318.4g，采用等體積浸漬法負載硝酸鈀995g的鈰鋯固溶體上；稱量4000g的Y-氧化鋁；再稱量8000g去離子水；將Y-氧化鋁、去離子水與負載硝酸鈀的鈰鋯固溶體一起混合到帶有攪拌器的容器中，攪拌均勻得到懸浮液；將該懸浮液經球磨機研磨至粒度D9。^20微米；將上述預處理的金屬蜂窩載體浸漬于該漿液中，停留2秒，以每秒30mm速度提出；將涂覆漿液的金屬蜂窩在120'C下烘干30min，涂層量達到60g/L，接著在50(TC焙燒80min，得到漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑。催化劑活性評價與床層溫度測試用空氣將等量比例的苯、二甲苯與甲酚混合溶液帶入裝有M1催化劑的反應器內，每升高5"C，用Agilent6890氣相色譜檢測催化前后三種化合物的濃度，計算苯、二甲苯與甲酚轉化率，記錄三種污染物完全轉化時催化劑前2cm處與催化劑床層的溫度，結果見表1。實施例2制備漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑M2:具體制備方法與本部分實例1基本相同，不同之處在于金屬蜂窩選擇200目金屬載體。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表l。實施例3制備漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑M3:具體制備方法與本部分實例1基本相同，不同之處在于金屬蜂窩選擇600目金屬載體。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表l。實施例4制備漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑M4:具體制備方法與本部分實例1基本相同，不同之處在于選用1500gY-氧化鋁與負載硝鈀的鈰鋯固溶體混合。為確保與Ml催化劑貴金屬上載量一致，涂層量為30g/L。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表l。實施例5制備漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑M5:具體制備方法與本部分實例1基本相同，不同之處在于選用52.6gY-氧化鋁與負載硝鈀的鈰鋯固溶體混合。為確保與M1催化劑貴金屬上載量一致，涂層量為12.6g/L。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表l。實施例6制備漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑M6:具體制備方法與本部分實例1基本相同，不同之處在于選用含有30g鉑的硝酸鈀負載到970g的鈽鋯固溶體上。為確保與M1催化劑貴金屬上載量一致，涂層量為10g/L。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表1。實施例7制備漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑M7:具體制備方法與本部分實例1基本相同，不同之處在于選用含有5g鉑的硝酸鉑負載到995g的鈰鋯固溶體上。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表1。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例8制備漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑M8:具體制備方法與本部分實例1基本相同，不同之處在將催化劑M1在1050。C下處理10h后。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表2。實施例9制備漆包機廢氣凈化金屬蜂窩催化劑M9:具體制備方法與本部分實例1基本相同，不同之處在將催化劑M5在105(TC下處理10h后。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表2。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>實施例10制備漆包機廢氣凈化蜂窩瓷催化劑C1:具體制備方法與本部分實例1基本相同，不同之處在于選用50目蜂窩瓷作為載體，不用800'C預處理。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表3。實施例11制備漆包機廢氣凈化蜂窩瓷催化劑C2:具體制備方法與本部分實例10基本相同，不同之處在于選用600目蜂窩瓷作為載體。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表3。實施例12制備漆包機廢氣凈化蜂窩瓷催化劑C3:具體制備方法與本部分實例10基本相同，不同之處在于選用含有5g鉑的硝酸鉑與含有5g鈀的的硝酸鈀同時負載到990g的鈰鋯固溶體上。催化劑活性評價與床層溫度測試結果見表3。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1、一種凈化漆包機廢氣的蜂窩狀催化劑，其特征是以金屬蜂窩或蜂窩瓷為蜂窩骨架，在該蜂窩骨架上涂覆有鈰鋯固溶體與γ-氧化鋁的混合物涂層，所述的鈰鋯固溶體為負載貴金屬鈀、鉑或鈀與鉑的固溶體。2、根據權利要求1所述的凈化漆包機廢氣蜂窩狀催化劑，其特征在于所述的金屬蜂窩或蜂窩瓷目數為50目600目。3、根據權利要求1所述的凈化漆包機廢氣蜂窩狀催化劑，其特征在于負載貴金屬鈀、鉑或鈀與鉑的鈰鋯固溶體在涂層中的質量百分含量為20%~95%，Y-氧化鋁在涂層中的質量百分含量為5%~80%。4、根據權利要求1所述的凈化漆包機廢氣蜂窩狀催化劑，其特征在于貴金屬總負載量為鈰鋯固溶體質量的0.5%3%。5、制備權利要求1至4項中的任一項權利要求所述凈化漆包機廢氣蜂窩狀催化劑的制備方法，其特征在于該方法包括以下步驟(1)、選擇目數為50目~600目的蜂窩瓷為骨架備用，或者選擇目數為50目600目的金屬蜂窩為骨架，將該金屬蜂窩在500'C80(TC的空氣氣氛中預處理，使其表面形成一層氧化物膜；(2)、采用等體積法，測試每單位質量的鈰鋯固溶體粉末需要的水量，結合需要涂覆的貴金屬量，計算需要貴金屬鈀或鉑的鹽溶液的量，稀釋，采用等體積法浸漬貴金屬溶液于鈰鋯固溶體粉末上；(3)、將浸漬貴金屬的鈰鋯固溶體與Y-氧化鋁混合，然后加入去離子水，攪拌均勻得到懸浮液，使得Y-氧化鋁的重量百分比濃度為5X40X，鈰鋯固溶體重量百分比濃度為10%~40%，將懸浮液球磨，控制顆粒度D卯小于50微米，得到槳液；(4)、將蜂窩瓷或步驟(1)中預處理的金屬蜂窩浸漬于上述步驟(3)制備的漿液中，停留13秒，以每秒30100mm的速度提出；(5)、將步驟(4)中涂覆漿液的蜂窩瓷或金屬蜂窩在10020(TC下烘干3050min，重復步驟(4)，至涂覆到蜂窩上的涂層量達到30~300g/L，接著在400。C600。C焙燒60min120min，即得到漆包機廢氣凈化蜂窩狀催化劑。6、根據權利要求5所述的制備凈化漆包機廢氣蜂窩狀催化劑方法，其特征在于所述的貴金屬溶液為鈀、鉑的硝酸鹽或氯化鹽，該貴金屬溶液的摩爾濃度為0.5~20mol/L。全文摘要本發明公開了一種利用催化燃燒法凈化工業廢氣的漆包機廢氣凈化蜂窩狀催化劑，同時本發明還公開了一種該催化劑的制備方法。按照本發明提供的技術方案，所述凈化漆包機廢氣的蜂窩狀催化劑，以金屬蜂窩或蜂窩瓷為蜂窩骨架，在該蜂窩骨架上涂覆有鈰鋯固溶體與γ-氧化鋁的混合物涂層，所述的鈰鋯固溶體為負載貴金屬鈀、鉑或鈀與鉑的固溶體。本發明的蜂窩狀催化劑不易發生高溫燒結失活、使用壽命長。文檔編號F23G7/07GK101244387SQ20081002003公開日2008年8月20日申請日期2008年3月21日優先權日2008年3月21日發明者歐建斌,賈莉偉申請人:無錫威孚環保催化劑有限公司