VOCs(挥发性有机化合物)催化剂的生产是一个复杂的过程:

原材料准备



活性组分:常用的活性组分包括贵金属(如铂、钯、铑等)、过渡金属氧化物(如二氧化锰、氧化铜、氧化钴等)。这些活性组分通常以盐类或氧化物的形式采购,要求纯度高、杂质含量低,以保证催化剂的性能。



载体:常见的载体有氧化铝、二氧化硅、活性炭、沸石等。载体需要具备高比表面积、合适的孔结构和良好的机械强度。例如,γ- 氧化铝具有较高的比表面积和良好的热稳定性,是一种常用的载体材料。

助剂:为了改善催化剂的性能,还会添加一些助剂,如稀土元素(铈、镧等)、碱金属或碱土金属(钾、钙等)。助剂可以提高活性组分的分散度、增强催化剂的稳定性或改变催化剂的表面性质。

制备方法

浸渍法



步骤:将载体浸泡在含有活性组分和助剂的溶液中,使活性组分和助剂吸附在载体表面,然后通过干燥、焙烧等过程,使活性组分固定在载体上。

举例:以制备负载型钯催化剂为例,将氧化铝载体浸渍在氯化钯溶液中,经过一段时间的浸渍后,将载体取出干燥,再在一定温度下进行焙烧,使氯化钯分解并转化为金属钯,均匀地分布在氧化铝载体表面。

共沉淀法



步骤:将含有活性组分和载体前驱体的溶液混合,在一定条件下加入沉淀剂,使活性组分和载体前驱体同时沉淀下来,形成均匀的沉淀物,然后经过过滤、洗涤、干燥、焙烧等步骤得到催化剂。

举例:制备铜锰复合氧化物催化剂时,将硝酸铜和硝酸锰的混合溶液与碳酸钠溶液同时滴加到反应釜中,在一定的温度和 pH 值下,铜离子和锰离子与碳酸根离子反应生成碳酸铜和碳酸锰的沉淀物,经过后续处理得到铜锰复合氧化物催化剂。

溶胶 - 凝胶法

步骤:利用金属醇盐或无机盐在溶剂中发生水解和缩聚反应,形成溶胶,然后经过凝胶化、干燥、焙烧等过程制备催化剂。

举例:以制备二氧化钛负载型催化剂为例,将钛酸丁酯溶解在乙醇中,加入适量的水和酸进行水解反应,形成二氧化钛溶胶,然后将活性组分的溶液加入到溶胶中,搅拌均匀后进行凝胶化处理,得到凝胶产物,再经过干燥和焙烧,得到二氧化钛负载活性组分的催化剂。



成型加工

压片成型:将制备好的催化剂粉末加入适量的粘结剂和润滑剂,混合均匀后放入压片机中,在一定的压力下将粉末压制成片状。这种方法适用于固定床反应器中使用的催化剂。

挤出成型:将催化剂粉末与粘结剂、水等混合制成具有一定可塑性的物料,然后通过挤出机将物料挤出成所需的形状,如圆柱状、三叶状、四叶状等。挤出成型的催化剂具有较高的孔隙率和良好的气体流通性能,常用于流化床反应器或蜂窝式反应器中。

喷雾干燥成型:将催化剂浆料通过喷雾干燥设备喷入热气流中,使浆料中的水分迅速蒸发,形成球形或近球形的催化剂颗粒。喷雾干燥成型的催化剂颗粒具有粒度均匀、流动性好等优点,适用于一些需要均匀分布催化剂的场合。



性能测试与质量控制

活性测试:在模拟实际工况的条件下,对催化剂的 VOCs 去除效率进行测试。通常采用固定床反应器,将一定浓度的 VOCs 气体通过装有催化剂的反应器,测量反应器进出口 VOCs 的浓度,计算催化剂的转化率和去除率,以评估催化剂的活性。

选择性测试:对于一些复杂的 VOCs 反应体系,需要测试催化剂对目标产物的选择性。例如,在 VOCs 氧化反应中,可能会生成二氧化碳和水等副产物,需要通过气相色谱、质谱等分析手段,测定反应产物的组成,计算催化剂对目标产物的选择性。

稳定性测试:考察催化剂在长时间运行过程中的性能稳定性。将催化剂在一定的温度、湿度、气体流量等条件下进行连续运行测试,定期测量催化剂的活性和选择性,观察催化剂的性能变化情况。同时,还可以通过热重分析、X 射线衍射等手段,分析催化剂在运行过程中的结构和组成变化,评估催化剂的稳定性。

ad1 webp
ad2 webp
ad1 webp
ad2 webp