一種利用等離子體技術增強金屬氧化物氧化性的方法與流程

本發明屬于氧化物改性的方法領域，更具體地，涉及一種利用等離子體技術增強金屬氧化物氧化性的方法。

背景技術：

金屬氧化物是一種重要的氧化劑，常用來氧化氣體或液體，如scr催化劑、脫汞吸附劑、甲苯氧化劑、廢液苯二甲酸去除劑等，金屬氧化物的制備方法對其氧化性能影響很大，氧化性能越強，金屬氧化物的氧化效率越好，且使用時間越長。

目前，主要的氧化技術有芬頓法、臭氧氧化法和濕式氧化法等。雖然傳統的芬頓法氧化性能強，但是該方法所用試劑量大，要求高，耗時長，還存在二次污染的威脅。臭氧氧化法的制臭氧成本較高且壽命短。濕式氧化法反應要求高，成本較貴；等離子體是繼固、氣、液三態的第四態，主要由光子、電子、基態電子或分子、激發態原子或分子以及正負離子組成。在等離子體的作用下，被處理物分子的化學鍵被破壞而發生電離、解離和激發，這些活性粒子處于激發態，很活潑，使一些用其他手段難以實現的化學反應在等離子體內得以進行。

專利cn200710100693等離子處理裝置和等離子處理方法，該方法中提出的方法是將待處理物體依次暴露在含氟和烴類的等離子體氣氛下，從而能在腔室內表面形成二次再結晶層，該方法對反應氣氛要求嚴，反應成本高；專利cn200810202246金屬氧化物納米粉體大氣壓常溫等離子體改性處理方法，該方法提出將等離子體氣體噴射到金屬氧化物納米粉體表面，從而產生同性相斥減少納米顆粒的團聚現象，該方法實施的對象是納米粉體的金屬氧化物，對金屬氧化物的形態要求高，而且反應中需要將等離子體氣體進行噴射，反應條件要求嚴格。

技術實現要素：

針對現有技術的以上缺陷或改進需求，本發明提供了一種利用等離子體技術增強金屬氧化物氧化性的方法，通過對金屬氧化物的等離子體處理，由此解決金屬氧化物氧化性低的技術問題。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種利用等離子體技術增強金屬氧化物氧化性的方法，其特征在于，該方法包括下列步驟：

將洗滌并干燥后的金屬氧化物，在室溫空氣氛圍中進行等離子體處理，其中，所述等離子處理的處理電壓0v～30kv，處理時間0s～3h，電頻率0hz～20khz。

進一步優選地，所述金屬氧化物為包含一種金屬、多種金屬或負載在非金屬上的金屬氧化物。

進一步優選地，所述包含一種金屬的金屬氧化物為三氧化二錳、二氧化鈰、氧化銅、三氧化二鈷或五氧化二釩中的一種或者多種的混合物。

進一步優選地，所述等離子處理在等離子體反應器中進行，該反應器兩電極板間距不大于4cm。

總體而言，通過本發明所構思的以上技術方案與現有技術相比，能夠取得下列有益效果：

1、本發明通過對金屬氧化物的等離子體處理，實現了金屬氧化物的等離子化處理，增強了金屬氧化物的氧化性，縮短了氧化時間，避免了二次污染，減少了氧化成本；

2、本發明提出的方法處理包含一種金屬、多種金屬或負載在非金屬上的金屬氧化物，可根據不同物質的氧化性能需求，改變等離子體處理電壓和時間，從而制備不同氧化性的金屬氧化物，達到最優的經濟效益，該方法適用范圍廣；

3、本發明通過在空氣中采用等離子體處理增加吸附劑的氧化性的方法，一方面該方法的來源——空氣充足，源源不斷；另一方面也降低了反應成本。

4、本發明提供的方法整體步驟簡單，耗時短，成本低廉，且反應過程便于質量控制，所制得的金屬氧化物氧化性高，顯著提高產品的實際使用性能，適用于大批量的工業化生產。

附圖說明

圖1是按照本發明的優選實施例所構建的利用等離子體技術增強金屬氧化物氧化性的方法流程圖。

具體實施方式

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。此外，下面所描述的本發明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

圖1是按照本發明的優選實施例所構建的利用等離子體技術增強金屬氧化物氧化性的方法流程圖。如圖1所示，本發明涉及一種利用等離子體制備強氧化性金屬氧化物的方法，具體制備步驟如下：

1)金屬氧化物用去離子水洗滌，去除吸附劑表面的飛灰和雜質；

2)干燥步驟1)所得的金屬氧化物；

3)將所得的金屬氧化物移至等離子體反應器中，在室溫空氣氣氛下對其進行等離子體處理，得到強氧化性的金屬氧化物。

其中，所述的金屬氧化物為純金屬氧化物或混合金屬氧化物。

所述的純金屬氧化物包括三氧化二錳、二氧化鈰、氧化銅、三氧化二鈷或五氧化二釩等。

所述的混合金屬氧化物包括負載在非金屬類(如ac、sio2、al2o3、硅鋁氧化物等)上的金屬氧化物、兩種金屬氧化物的混合物或三種及以上的金屬氧化物的混合物。

所述的反應器兩電極板中間就是放入樣品的。距離太寬電就有可能擊不穿，產生不了低溫，等離子體處理參數為：0<處理時間≤3小時，0<處理電壓≤30kv，0<處理電頻率≤20khz，0<電極板間距≤4cm，處理氣氛為空氣。

所述的強氧化性金屬氧化物可用于氧化氣體或液體，同時可根據不同的氧化性能要求，改變等離子體處理電壓、時間和電極板間距，達到最優的經濟效益。

實施例1

利用等離子體處理金屬氧化物，制備高效脫汞的金屬類(非碳基)吸附劑。等離子體處理的金屬氧化物的氧化性能提高，從而吸附劑的氧化單質汞的能力增強，從而降低了吸附劑的用量，降低了吸附劑的使用成本。將金屬錳氧化物mnox在空氣下等離子體處理5分鐘，處理電壓為12kv，頻率12khz，電極板間距2cm。然后將改性的高氧化性的金屬氧化物進行脫汞實驗。脫汞實驗在總氣流量為1l/min、原始單質汞的濃度為90μg/m³的一個固定床上進行。吸附劑的用量是50mg，吸附溫度130℃，吸附時間為30min。實驗結果發現：原始金屬錳氧化物的脫汞效率只有約67％，而經過等離子體處理的金屬錳氧化物的脫汞效率高達91％以上。

實施例2

利用等離子體處理金屬氧化物，制備高效脫硝的金屬類催化劑。等離子體處理的催化劑氧化性能增強，從而延長了催化劑的使用時間和脫硝效率。將常用的商業scr催化劑v2o5/wo3/tio2在空氣下等離子體處理30分鐘，處理電壓為15kv，頻率8khz，電極板間距1cm。然后將改性的高氧化性的scr催化劑進行脫硝實驗。脫硝實驗在總氣流量為3l/min、原始no濃度為500mg/m³的一個固定床上進行。吸附劑的用量是5mg，吸附溫度350℃。實驗結果發現：經過10小時后，原始商業scr催化劑的脫硝效率只有約71％，而經過等離子體處理的scr催化劑的脫硝效率高達89％以上。

實施例3

利用等離子體處理金屬氧化物，再生可重復利用的脫汞金屬類(非碳基)吸附劑。等離子體處理后，鐵錳吸附劑femnox的氧化性能提高，從而在重復利用時其吸附汞的效率高于未處理的金屬氧化物吸附劑。將具有磁性的鐵錳吸附劑femnox在空氣下等離子體處理1分鐘，處理電壓為4kv，頻率5khz，電極板間距1.5cm。然后將改性的鐵錳吸附劑femnox進行脫汞再生實驗。脫汞再生實驗在總氣流量為0.8l/min、原始單質汞的濃度為120μg/m³的一個固定床上進行。吸附劑的用量是5mg，吸附溫度130℃，吸附時間為30min。實驗結果發現：原始鐵錳吸附劑femnox在第二次重復利用時吸附汞效率從第一次的90％下降到59％，而經過等離子體處理的鐵錳吸附劑femnox在第二次重復利用時吸附汞效率高達82％。

實施例4

利用等離子體處理金屬氧化物，制備高氧化性的柴油車催化劑。柴油車催化劑主要是將柴油車尾氣中的co和烴類轉化成無污染的co2和h2o。催化劑的氧化性能越高，其轉化率越高。將常用一種柴油車尾氣氧化催化劑在空氣下等離子體處理10分鐘，處理電壓為6kv，頻率20khz，電極板間距3cm。然后將改性的柴油車尾氣氧化催化劑進行co和烴類轉化實驗。實驗結果發現：相比于原始柴油車尾氣氧化催化劑，經過等離子體處理的柴油車尾氣氧化催化劑的轉化率大幅度提高，同時具有很好的活性和耐久性。

實施例5

利用等離子體處理金屬氧化物，制備高氧化性的co2捕捉劑。捕捉劑的氧化性能越強，其捕捉co2的效率越好。將常用co2捕捉劑cao在空氣下等離子體處理3小時，處理電壓為6.8kv，頻率8khz，電極板間距1cm。然后將改性的金屬氧化物cao進行co2捕捉實驗。co2捕捉實驗在原始co2濃度為60ml/min的一個固定床上進行。吸附劑從室溫以10℃/min的升溫速率升至600℃。實驗結果發現：相比于原始金屬氧化鈣，經過等離子體處理的氧化鈣的co2循環吸收性能大幅度提高，循環10次后co2吸收效率仍高達80％以上。

實施例6

利用等離子體處理金屬氧化物，制備高氧化性的甲苯氧化劑。氧化劑的氧化性能越好，甲苯的去除率越高。將負載錳的γ-al2o3氧化劑在空氣下等離子體處理1分鐘，處理電壓為30kv，頻率7khz，電極板間距4cm。然后將負載錳的γ-al2o3氧化劑進行甲苯氧化實驗。甲苯氧化實驗結果發現：相比于未經等離子體處理的氧化劑，經過等離子體處理的負載錳的γ-al2o3氧化劑的甲苯去除率大幅度提高，最高效果可達100％。

實施例7

利用等離子體處理金屬氧化物，制備高氧化性的苯二甲酸廢液去除劑。將制備的au/tio2/ac混合金屬氧化物在空氣下等離子體處理1小時，處理電壓為3.7kv，頻率4.2khz，電極板間距1.8cm。然后將au/tio2/ac混合金屬氧化物進行對水中苯二甲酸進行氧化脫除。氧化實驗結果發現：相比于未經等離子體處理的混合金屬氧化物，經過等離子體處理的au/tio2/ac混合金屬氧化物反應1小時后，苯二甲酸的去除率可達85％。

本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。