一種催化燃燒氯代烷烴的催化劑及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于含氯揮發性有機物催化燃燒催化劑的技術領域，具體設及一種催化燃 燒氯代燒控的催化劑及其該催化劑的制備方法和應用，主要用于對低濃度C1-C4氯代燒控 的催化燃燒。
【背景技術】
[0002] 含氯揮發性有機物（QilorinatedVolatileOrganicCompounds,CVOCs)是一類 對環境和人類健康有極大危害的常見污染性氣體，主要有氯甲燒、氯乙燒、四氯化碳、氯仿、 氯乙締等。該類物質在大氣中長時間穩定存在，不僅會引起臭氧層空桐和光化學煙霧，還能 使人類致崎、致癌、致突變。
[0003] 目前對CVOCs的治理技術中，催化燃燒技術被認為是最好的處理技術之一。催化 劑是該技術的核屯、，其中非貴金屬氧化物具有較高的氧化態、高活性的晶格氧物種，而更有 利于CVOCs的深度氧化。ΜηΟχ含有大量游離的0,同時在催化過程中存在Μη2+、Mn3+和Μη4+ 間的氧化還原，能夠較好的完成催化循環，更具有優良的低溫催化性能。在MnOy基礎上添 加堿±金屬氧化物Sr〇2形成的MnOx-Sr〇2復合氧化物相比MnOX不僅具有更大的比表面積， 且催化劑上增加的活性氧物種含量和氧流動性更有利于催化劑表面C1物種的氧化脫除， 從而提高催化劑的抗氯中毒性能，增強催化劑的穩定性。
[0004] 具有良好氧化還原性能和活性氧物種流動性的催化劑載體能夠促進催化劑活性。 因具有特殊性能的Ti〇2或ZrO2被廣泛關注。相比比表面積較小、熱穩定性差的單一載體 Ti〇2或Zr〇2,復合載體Ti〇2-Zr〇2具有更大的比表面積、更強的熱穩定性和機械強度，而且其 表面較多的L酸中屯、有利于C1原子的活化和CVOCs的降解。因此，復合氧化物Ti〇2-Zr〇2 是理想的催化劑載體。
[0005] 若將Mn〇x-Sr〇2復合氧化物與除TiO2-Zr〇2之外的復合載體制備得到催化劑，因 其復合載體的比表面積、熱穩定性或機械強度均不如Ti〇2-Zr〇2復合載體，其反而限制了 Mn〇x-Sr〇2復合氧化物自身功能的發揮，使得MnOx-Sr〇2復合氧化物的活性降低，也影響了整 個催化劑的穩定性。
[000引若將Ti02-Zr02復合載體與除MnOx-Sr02之外的復合氧化物制備得到催化劑，因其 復合氧化物的比表面積不夠大，且不具有大量游離的0,不利于催化劑表面C1物種的氧化 脫除，此類催化劑的抗氯中毒性能較差，催化劑的穩定性不高。
[0007] 因此，如果能將Mn〇x-Sr〇2復合氧化物與TiO2-Zr〇2復合載體結合制備催化劑，將 大大提高催化劑的活性、提高催化劑的穩定性，且能夠抑制催化劑氯中毒現象的發生。但 是，由于受MnO,-Sr〇2復合氧化物和TiO2-Zr〇2復合載體自身性能的限制，現有技術中無法將 MnOy-S;r〇2復合氧化物與TiO2-Z;r〇2復合載體進行結合制備得到該類催化劑。
[000引有基于此，本發明人經過無限試驗，提出本發明。
【發明內容】
[0009] 針對現有技術的上述技術問題，本發明的目的是提供一種催化燃燒氯代燒控的催 化劑，應用于催化燃燒CVOCs領域，WTi化-Zr〇2復合氧化物為載體，MnO,-Sr〇2復合氧化物 為活性組分，能夠在較低的溫度下達到較高的催化劑反應活性，并且抑制催化劑氯中毒現 象。
[0010] 為達到上述目的，本發明是通過W下技術方案實現的： 一種催化燃燒氯代燒控的催化劑，由W下組分組成： 作為活性組分的MnO,-Sr〇2復合氧化物和作為載體的TiO2-Zr〇2復合氧化物，按質量 百分比計，所述的Mn〇x-Sr〇2復合氧化物為3wt%-10wt%，所述的TiO2-Zr〇2復合氧化物為 90wt%-97wt% ;所述的X為2W上的正整數。
[0011] 作為優選的，所述的Sr化占活性組分的10wt%-50wt%。
[001引所述的Ti與Zr的質量比為Ti/Zr=l。
[0013] 一種催化燃燒氯代燒控的催化劑的制備方法，包括W下步驟： (1 )、將一定量的硝酸儘和硝酸鎖分別溶解在一定濃度的酸溶液中，待溶液充分溶解后 混合； (2) 、向步驟（1)的混合溶液中加入預先制備的Ti〇2-Zr〇2復合氧化物載體，攬拌均勻， 浸潰一定小時； (3) 、將步驟（2)的混合液在一定溫度下干燥一定時間； (4) 、將步驟（3)的干燥產物放到般燒爐中在高溫空氣條件下般燒一定時間，經研磨分 篩制得催化劑。
[0014] 所述步驟（4)中制得的催化劑表示為：曲11〇九-姑0>/11。.52'。.5，其中111、11分別表 示ΜηΟχ和SrO2占催化劑的質量分數，X為2W上的正整數。
[0015] 所述步驟（1)中的酸溶液為草酸溶液。
[0016] 所述步驟（2)中為浸潰15-36小時，所述步驟（3)中為在90°C-150°C下干燥8-15 小時；所述步驟（4)為在350°C-450°C空氣條件下般燒2-4小時。
[0017] 一種催化燃燒氯代燒控的催化劑在催化燃燒CVOCs中的應用。
[0018] 所述催化劑對CVOCs的催化燃燒流程為：空氣鋼瓶連續供應空氣并分為成兩路， 兩路氣流流速分別由兩個質量流量計調節，其中一路在恒溫水浴下W恒定流速通過二氯甲 燒發生器鼓泡，產生的有機廢氣與另一路恒定流速的空氣混合稀釋后，通入反應器進行催 化燃燒反應，尾氣直接與氣相色譜相連接，進行在線監測。
[0019] 所述催化劑對CVOCs的催化燃燒系統包括空氣鋼瓶，所述空氣鋼瓶連接有兩個質 量流量計，所述的兩個質量流量計并聯式連接，且其中一個質量流量計連接有氣體混合器， 另一個質量流量計連接有放置在恒溫水浴池內的有機氣體發生器，所述的氣體混合器與有 機氣體發生器連接，且氣體混合器連接有管式反應器，所述管式反應器連接有氣相色譜儀。
[0020] 本發明的有益效果如下： 1、 本發明催化燃燒氯代燒控的催化劑，主要用于對低濃度C1-C4氯代燒控的催化燃 燒，催化活性高，采用Zr〇2代替部分TiO2后比表面積、熱穩定性和機械強度都有提升，復合 載體表面的L酸中屯、有利于CVOCs的降解； 2、 本發明催化劑的催化劑抗氯性強：復合氧化物載體表面較多的L酸中屯、有利于C1原 子的活化，而添加的Sr〇2有利于氧化脫除催化劑表面的HC1等C1物種； 3、本發明催化燃燒氯代燒控的催化劑的制備方法攻克了長期W來無法將MnO,-Sr〇2復 合氧化物與Ti化-Zr〇2復合載體進行結合制備得到該類催化劑的技術難題，向具有優良低 溫催化性能的ΜηΟχ添加SrO2形成的MnOx-Sr〇2復合氧化物增加了活性氧物種含量和氧流動 性，更有利于催化劑表面C1物種的氧化脫除，從而提高催化劑的抗氯中毒性能，增強催化 劑的穩定性，且制備方法容易控制，成品率高。
【附圖說明】
[0021] 圖1為本發明中的催化燃燒系統的結構示意圖； 圖2為實施例1-3制備的（Mn(Um-(Sr〇2)yTi。.占樣品對二氯甲燒的催化燃燒活性 曲線； 圖1中，1為空氣鋼瓶、2為質量流量計、3為恒溫水浴、4為有機氣體發生器、5為氣體混 合器、6為管式反應器、7為氣相色譜儀 圖2中，（a)、化）、（C)分別為實施例1、實施例2、實施例3對二氯甲燒的催化活性曲 線。
【具體實施方式】
[0022] 下面結合具體實施例對本發明作進一步的說明，但本發明的保護范圍并不限于 此。
[0023] 本發明中使用的原料均可