專利名稱：一種臭氧分解催化劑及其制備方法
一種臭氧分解催化劑及其制備方法涉及領域本發明涉及一種臭氧分解催化劑及其制備方法。
技術背景臭氧是強氧化劑，也是廣譜殺菌消毒劑，可廣泛應用于各種水質處理、醫 療衛生、食品保鮮以及去除難降解物質等，但是由于臭氧的利用率較低，在實 際使用過程中，往往會產生大量的殘留臭氧。如果這些殘留的臭氧直接排放到 大氣中，勢必造成環境污染。另外，來自機艙、復印機和高壓放電等產生的臭氧也將直接影響環境空氣，當臭氧濃度超過O. 06 mg m—3時就會對人體產生一定 的危害。因此，在臭氧排出前進行處理，將其轉化為無害物質非常必要。目前，用于臭氧分解的催化劑活性組分主要有以下幾種貴金屬、過渡金 屬氧化物、錳的化合物。貴金屬臭氧催化劑主要是含有鉑、鈀、銠等成分的催 化劑，如公開號為CN1316300，名稱為"一種臭氧(03)還原催化劑及其制造方 法"的發明專利申請，公開了一種負載型臭氧還原催化劑，將硝酸鐵、硝酸鎳、 硝酸銀、硝酸鈀在去離子水中，浸入作為載體的柱狀活性炭中制成，根據該專 利申請文件記載，該催化劑在常溫常壓下10-l秒就可有效分解還原臭氧(03)為 氧氣(02)， 100 g催化劑壽命長達1500 2000 h，達到臭氧尾氣排放指標O. 04 卯m/m2;公開號為CN1785511，名稱為"Ru/A1203催化臭氧氧化催化劑及其微波 合成方法"的發明專利申請，公開了一種載體為A1203，活性組分為Ru02催化臭 氧氧化催化劑，根據該專利申請文件記載，該催化劑在中性pH條件下，對于內 分泌干擾物、酚類物質、小分子酸類等物質都具有很好的去除效果；公開號為 CN1990102，名稱為"光催化消除臭氧的Au/Ti02催化劑"的發明專利申請，公 開了一種以Au為活性組分，Ti02為活性載體的催化劑，根據該專利申請文件記 載，該催化劑催化性能好，用于光催化消除臭氧，所需的擔體簡單，催化劑的 用量較少，尤其適合于室內空氣凈化裝置中臭氧的消除，并且制備工藝簡單， 成本也大大降低，適合于工業化生產。這些專利申請提出的技術方案均用到了 貴金屬成分，此類催化劑催化分解性能較好，但其成本高，且水蒸氣存在時會 強烈抑制臭氧分解過程，使用一段時間后必須加熱再生，其使用受到較大限制。 還有一種過渡金屬氧化物催化劑，這是一種相對廉價的臭氧分解催化劑，如 K.Kodama (中文譯文科達馬)在其申請的專利中就是將過渡金屬氧化物CoOx 和NiOx負載到硅膠上得到的催化劑，此類催化劑對脫臭、脫色、殺菌、分解有 機物后剩余臭氧的分解特別有效，但其分解效率較低，使用壽命短，且使用時 必須存在一定的水汽環境，對使用環境要求較高，難以推廣使用。此外，錳的化合物催化劑也是研究較多的一種催化劑，Oyama(中文譯文歐亞馬)等在A1203 載體的臭氧分解研究工作中得出了 Mn(U舌性最好的結論，此后大多數研究者的 工作都是在以含有Mn02為基礎的催化劑上進行改性的，但在以此制成的的臭氧 催化存在制備工藝較復雜，且應用條件受到限制的缺點，仍然不能滿足需要。 發明內容本發明的目的就是針對現有技術存在的不足，提出一種臭氧分解催化劑及 其制備方法，它工藝簡單，催化劑臭氧分解效率高，性能穩定，成本低，使用 壽命長。本發明涉及一種臭氧分解催化劑，載體為活性炭顆粒或活性炭纖維，其特 征在于錳、錳的氧化物或碳酸鹽為主活性組分，鎳、銀和鈰的氧化物或碳酸 鹽為助活性組分；所述的三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為 2 7 : 1 4 : 1 6,所述的主活性組分與助活性組分的重量百分比為3 20 : 5 17。本發明的臭氧分解催化劑以浸漬沉淀法進行制備，制備方法包括下列步驟 A、配制活性組分溶液將濃度為0. 40 0. 60 mol L—1的硝酸錳溶液、0. 08 0. 12 mol L—1的硝酸鎳溶液、0.08 0.12 mol 1/的硝酸銀的溶液和0. 04 0. 06 mol ，L—'的硝酸鈰溶液以相同體積混合制成活性組分溶液；B、活性處理選用 活性炭顆粒或活性炭纖維作為催化劑載體，浸入上述配成的活性組分溶液15 30小時，取出洗滌，于烘箱內so x:進行干燥；C、將經過上述活性處理的催化劑載體浸入0. 50 0. 80 mol L—'的碳酸鈉溶液15 30小時；D、將經過上述碳酸鈉 溶液浸入的催化劑載體洗滌干燥，在100 30(TC條件下，烘燒6 10小時，制得 催化劑成品。本發明的制備工藝較簡單，制得的催化劑具有臭氧分解效率高、性能穩定、 成本低、使用壽命長等特點，在空速20000 h—1，臭氧初始濃度為200 ppm的情 況下，反應2000小時后，催化劑分解效率仍高達90%以上。
具體實施方式
實施例1配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀和硝酸鈰的濃度分別為0.40 mol *L—'、 0.08 mol L—1、 0. 08 mol L—1、 0. 04 mol L—1的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭顆粒浸入其中，15h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.05 mol *L—'的碳酸鈉溶液中，15 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于100 °。烘 燒6h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為12 : 7，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為4:i:2。實施例2配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀和硝酸鈰的濃度分別為0. 50 mol L—'、 0. 10mol 1A 0. 10 mol L—1、 0. 05 mol L—1的溶液，將其以相同體積混合，將fe體 活性炭顆粒浸入其中，24h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.60 mol ，L—i的碳酸鈉溶液中，24h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于20(TC烘燒 8 h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為13 : 10，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為5:3:2。實施例3配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀、硝酸鈰的濃度分別為0.60 mol 「'、 0.12 mol L—\ 0. 12 mol L—'、 0.06 mol L—'的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭顆粒浸入其中，30 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.8 mol !/i的碳酸鈉溶液中，30 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于300 。C烘 燒10 h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為17: ii，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為5:3:3。實施例4配制硝酸猛、硝酸鎳、硝酸銀、硝酸鈰的濃度分別為0.40 mol [/'、 0.09 mol L-\ 0. 08 mol L—'、 0. 04 mol L—'的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭纖維浸入其中，15h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.05 mol *L—i的碳酸鈉溶液中，15 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于100 t烘 燒6h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為13 : 8，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為4:i:3。實施例5配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀、硝酸鈰的濃度分別為0.50 mol ，L—'、 0.09 mol*L—'、 0.09mol.L—'、 0. 05 mol L—1的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭纖維浸入其中，15h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.06 mol !/'的碳酸鈉溶液中，15 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于100 t:烘 燒6 h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為15 : 11，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為6:2:3。實施例6配制硝酸錳、硝酸鎳、硝酸銀、硝酸鈰的濃度分別為0.60 mol *L—\ 0.09 mol L-\ 0. 12 mol L-1、 0. 06 mol L—'的溶液，將其以相同體積混合，將載體 活性炭纖維浸入其中，15h后取出，蒸餾水洗滌，干燥；再將載體浸漬于0.06 mol *L—'的碳酸鈉溶液中，15 h后取出，蒸餾水洗滌，干燥，然后于100 'C烘 燒6 h，制得臭氧分解催化劑中主活性組分與助活性組分的重量百分比為17: io，其中三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為5:2:3。
權利要求
1、一種臭氧分解催化劑，載體為活性炭顆粒或活性炭纖維，其特征在于錳、錳的氧化物或碳酸鹽為主活性組分，鎳、銀和鈰的氧化物或碳酸鹽為助活性組分；所述的三種助活性組分鎳、銀、鈰的重量百分比為2~7∶1~4∶1~6，所述的主活性組分與助活性組分的重量百分比為3~20∶5~17。
2、 根據權利要求l所述的臭氧分解催化劑，其特征在于所述的主活性組 分與助活性組分重量百分比為5 12 : 7 13。
3、 一種臭氧分解催化劑的制備方法，以浸漬沉淀法進行制備，包括下列步 驟A、配制活性組分溶液將濃度為0.40 0.60 mol L—1的硝酸錳溶液、 0.08 0. 12 mol L—1的硝酸鎳溶液、0. 08 0. 12 mol L—1的硝酸銀的溶液和 0.04~0.06 mol *L—^勺硝酸鈰溶液以相同體積混合制成活性組分溶液；B、活性 處理選用活性炭顆粒或活性炭纖維作為催化劑載體，浸入上述配成的活性組 分溶液15 30小時，取出洗滌，于烘箱內80 'C進行干燥；C、將經過上述活性 處理的催化劑載體浸入0. 5(T0. 80 mol L—'的碳酸鈉溶液15 30小時；D、將經 過上述碳酸鈉溶液浸入的催化劑載體洗滌干燥，在100 300 t條件下，烘燒6 10 小時，制得催化劑成品。
全文摘要
本發明涉及一種臭氧分解催化劑及其制備方法，該催化劑以活性炭顆粒或活性炭纖維作為載體，以錳、鎳、銀、鈰作為催化劑的活性組分，制備方法包括A.將硝酸錳溶液、硝酸鎳溶液、硝酸銀的溶液和硝酸鈰溶液以相同體積混合制成活性組分溶液；B.選用活性炭顆粒或活性炭纖維作為催化劑載體，浸入上述配成的活性組分溶液，取出洗滌、干燥；C.取出浸入碳酸鈉溶液；D.取出洗滌、干燥，烘燒，制得催化劑成品。該法制備催化劑工藝簡單，臭氧分解效率高，催化劑的成本較低，且性能穩定，使用壽命長，具有廣闊的應用前景。
文檔編號A62D101/47GK101402047SQ20081007977
公開日2009年4月8日 申請日期2008年11月9日 優先權日2008年11月9日
發明者宋春麗, 浩 張, 徐海云, 范海明, 陳兆文 申請人:中國船舶重工集團公司第七一八研究所