低溫催化氧化脫除氨氣污染物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于污染治理氣體領(lǐng)域，尤其是一種無二次污染、穩(wěn)定性好且可有效降低成本的低溫催化氧化脫除氨氣污染物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]氨氣是一種無色且有刺激性惡臭氣味的氣體，它具有毒性和腐蝕性，嚴(yán)重威脅著人類健康和空氣質(zhì)量。氨氣主要來源于工業(yè)(硝酸及液氨生產(chǎn)過程的尾氣排放等)、農(nóng)業(yè)(牲畜糞便釋放的氨氣)、建筑施工中使用的混凝土外加劑及家具涂飾所用的添加劑和增白劑等。目前，氨氣脫除的方法包括生物凈化法、吸附法以及催化氧化法等。生物凈化法處理凈化氨氣量較低，不適宜工業(yè)應(yīng)用；吸附凈化法的主要缺點(diǎn)是吸附材料受吸附容量的限制和空氣中水分子競爭吸附的影響，會很快失效；另外，吸附凈化法在本質(zhì)上只是將污染物轉(zhuǎn)移到吸附材料上，存在二次污染的隱患；催化氧化法是收集含有氨的污染氣體，然后直接將含有氨的污染氣體流經(jīng)由多孔載體負(fù)載活性組分的催化劑，利用分子氧，將氨選擇催化氧化為無污染的氮和水而脫除。催化氧化法無二次污染、穩(wěn)定性好，但由于現(xiàn)有方法的分子氧在低溫下難以活化，因此該法需要在高溫下進(jìn)行。例如，F(xiàn)e2O3-T12, Fe2O3-ZrO2, Fe2O3-Al2O3催化劑的活性溫度高達(dá) 500 0C (R.Q.Long et al., Journal of Catalysis 207(2002)158-165) ; Y-Al2O3負(fù)載的氧化銅催化劑的活性溫度在350 °C以上(C.X.Liang et al.，Applied Surface Science 258 (2012) 3738-3743)。高溫反應(yīng)不僅對反應(yīng)設(shè)備耐高溫的要求較高，而且還需要耗費(fèi)大量能源，使得催化氧化脫除氨氣的成本較高。貴金屬催化劑的活性溫度比非貴金屬催化劑有所降低，活性溫度在150 °C以上(L.Gang et al.，AppliedCatalysis B: Environmental 40 (2003) 101-110 ；Y.J.Li et al., Applied CatalysisB: Environmental 13 (1997) 131-139)。中國發(fā)明專利“低溫氨選擇性催化氧化催化劑”(CN 101554587 B)發(fā)明了一種低溫選擇催化氧化脫除氨的負(fù)載型催化劑，即采用銀為活性組份，活性溫度在160 0C以上。雖然活性溫度有所降低，但是貴金屬昂貴的價格，仍不能有效降低催化氧化脫除氨氣的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述問題，提供一種無二次污染、穩(wěn)定性好且可有效降低成本的低溫催化氧化脫除氨氣污染物的方法。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種低溫催化氧化脫除氨氣污染物的方法，其特征在于按照如下步驟:
a.將臭氧加入含有氨的污染氣體中，使污染氣體中臭氧與氨的摩爾比為1.5^3 ；
b.在15?120°C溫度下，使含有氨和臭氧的污染氣體流經(jīng)催化劑，將氨選擇氧化為氮和水；所述催化劑由多孔載體負(fù)載活性組分A和活性組分B組成；活性組分A由至少一種Cu、V、W的氧化物組成；活性組分B由至少一種Mn、Co、Fe、N1、Ce的氧化物組成；活性組分A、B的金屬元素質(zhì)量均是催化劑總質(zhì)量的廣14% ;所述催化劑空速為10，000^500, 000 IT1。
[0005]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)的最大區(qū)別是在含有氨的污染氣體中加入臭氧及選擇了適應(yīng)的催化劑，利用臭氧在低溫(15?120°C )條件下在催化劑表面分解產(chǎn)生高活性的原子氧，所產(chǎn)生的原子氧在催化劑表面迅速將氨氣污染物選擇氧化為無污染的氮?dú)夂退?。本發(fā)明在秉承了催化氧化脫除氨氣無二次污染、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)的同時，降低了催化反應(yīng)溫度，即降低設(shè)備的耐高溫要求，又節(jié)省了大量能源，有效降低了催化氧化脫除氨氣的成本。尤其適用于室內(nèi)場所氨氣污染物的脫除。
【具體實(shí)施方式】
[0006]實(shí)施例1:
CuMn0x/HZSM-5催化劑的制備:采用等體積浸漬法，按Cu和Mn的質(zhì)量百分比濃度分別為1%和14%所需的硝酸銅和硝酸錳溶液同時浸漬于直徑I mm的球狀HZSM-5分子篩載體上，攪拌30 min后，靜置過夜。然后放入烘箱中于110 °C干燥6 h，移至馬弗爐中以10 0C/min的升溫速率由室溫升至450 0C焙燒4 h，即制得CuMn0x/HZSM_5催化劑。
[0007]稱取0.1 g所制備的CuMn0x/HZSM-5催化劑，裝填于直徑6 mm的石英管反應(yīng)器中。然后按照下述方法進(jìn)行:
a.將臭氧加入含有520ppm氨的污染氣體中，使污染氣體中臭氧與氨的摩爾比為1.5 ;
b.在15°C溫度下，使含有氨和臭氧的污染氣體流經(jīng)石英管反應(yīng)器，催化劑空速為10,000 h'
[0008]對石英管反應(yīng)器出口的氣體進(jìn)行檢測，氨脫除率為98%，氮的選擇性為94%。
[0009]實(shí)施例2:
CuCeOx/ γ -Al2O3催化劑的制備:采用等體積浸漬法，按Cu和Ce的質(zhì)量百分比濃度分別為5%和12%所需的硝酸銅和硝酸鈰溶液同時浸漬于直徑I mm的球狀γ -Al2O3載體上，攪拌30 min后，靜置過夜。然后放入烘箱中于110 °C干燥6 h，移至馬弗爐中以10 °C/min的升溫速率由室溫升至400 0C焙燒4 h，即制得CuCeOx/ γ -Al2O3催化劑。
[0010]稱取0.1 g所制備的CuCeOx/ γ -Al2O3催化劑，裝填于直徑6 mm的石英管反應(yīng)器中。然后按照下述方法進(jìn)行:
a.將臭氧加入含有850ppm氨的污染氣體中，使污染氣體中臭氧與氨的摩爾比為1.7 ；
b.在70°C溫度下，使含有氨和臭氧的污染氣體流經(jīng)石英管反應(yīng)器，催化劑空速為
200,000h'
[0011]對石英管反應(yīng)器出口的氣體進(jìn)行檢測，氨脫除率為100%，氮的選擇性為93%。
[0012]實(shí)施例3:
VCoOx/ γ -Al2O3催化劑的制備:采用等體積浸漬法，按V和Co的質(zhì)量百分比濃度分別為14%和1%所需的偏釩酸銨和硝酸鈷溶液同時浸漬于直徑2 mm的球狀γ-Al2O3載體上，攪拌30 min后，靜置過夜。然后放入烘箱中于110 °C干燥6 h，移至馬弗爐中以10 °C/min的升溫速率由室溫升至300 0C焙燒4 h，即制得VCoOx/ γ -Al2O3催化劑。
[0013]稱取0.1 g所制備的VCoOx/Y-Al2O3催化劑，裝填于直徑6 mm的石英管反應(yīng)器中。然后按照下述方法進(jìn)行:
a.將臭氧加入含有470ppm氨的污染氣體中，使污染氣體中臭氧與氨的摩爾比為3 ;
b.在120°C溫度下，使含有氨和臭氧的污染氣體流經(jīng)石英管反應(yīng)器，催化劑空速為500,000h'
[0014]對石英管反應(yīng)器出口的氣體進(jìn)行檢測，氨脫除率為100%，氮的選擇性為92%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種低溫催化氧化脫除氨氣污染物的方法，其特征在于按照如下步驟: a.將臭氧加入含有氨的污染氣體中，使污染氣體中臭氧與氨的摩爾比為1.5^3 ； b.在15?120°C溫度下，使含有氨和臭氧的污染氣體流經(jīng)催化劑，將氨選擇氧化為氮和水；所述催化劑由多孔載體負(fù)載活性組分A和活性組分B組成；活性組分A由至少一種Cu、V、W的氧化物組成；活性組分B由至少一種Mn、Co、Fe、N1、Ce的氧化物組成；活性組分A、B的金屬元素質(zhì)量均是催化劑總質(zhì)量的廣14% ;所述催化劑空速為10，000^500, 000 IT1。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種無二次污染、穩(wěn)定性好且可有效降低成本的低溫催化氧化脫除氨氣污染物的方法，按照如下步驟進(jìn)行：將臭氧加入含有氨的污染氣體中，使污染氣體中臭氧與氨的摩爾比為1.5~3；在15~120℃溫度下，使含有氨和臭氧的污染氣體流經(jīng)催化劑，將氨選擇氧化為氮和水；所述催化劑由多孔載體負(fù)載活性組分A和活性組分B組成；活性組分A由至少一種Cu、V、W的氧化物組成；活性組分B由至少一種Mn、Co、Fe、Ni、Ce的氧化物組成；活性組分A、B的金屬元素質(zhì)量均是催化劑總質(zhì)量的1~ 14%；所述催化劑空速為10,000~500,000 h-1。
【IPC分類】B01D53/86, B01D53/58
【公開號】CN104941442
【申請?zhí)枴緾N201510263887
【發(fā)明人】朱愛民, 李小松, 劉景林, 朱曉兵, 石川
【申請人】大連理工大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月22日