等离子空气净化用锰氧化物/多孔炭催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于环境污染控制领域，采用等离子体处理空气中有害物的负载 锰氧化物多孔炭催化剂的制备方法。
【背景技术】
[0002] 在装修和工业生产中会有大量的可挥发性有害气体排放到空气中，如苯、甲苯、二 甲苯等苯系物。苯系物对人体的伤害程度尤为严重，目前苯系化合物已经被世界卫生组织 确定为强烈致癌物质。尤其是在工业生产与加工过程中，产生的挥发性有机废气污染物具 有排放量大、浓度低、成份复杂等特点。
[0003] 去除有机废气的根本途径是采用无污染的工艺，少用或不用有害原料，控制废气 排放，对有机废气进行回收利用或无害化处理。根据不同生产工艺流程及可挥发有机废气 的排放方式，有着不同的处理技术，目前广泛采用并且研究较多的有吸附法、热破坏法、冷 凝法、吸收法等，以及近年来开发出新的控制技术有生物膜法、光分解法、等离子体分解法、 臭氧分解法等。
[0004] 低温等离子体法治理有机废气能达到较好的去除效果，与常规技术相比具有工艺 简单、流程短、可操作性好的特点，特别是在节能方面有很大的潜力，应用范围也比较广泛。 气体放电过程中产生的等离子体由大量的活性物种组成，这些活性物种和由活性物种产生 的臭氧能将气相有机物分解，但是存在氧化不完全和臭氧残留导致二次污染的问题，同时 过高的处理成本也是制约其应用的关键。但是在对苯系物的等离子分解过程中，由于苯环 的稳定性比较高，降解的效率比较低，处理成本较高。
【发明内容】
[0005] 本发明是为了解决以往的技术课题而做出的，目的在于提供一种在等离子体处理 有机废气过程中，能够高效率地催化分解有害气体成分、且成本低、使用方便的等离子体分 解有害气体的催化剂。
[0006] 本发明的技术方案是通过以下方式实现的： 本发明的技术方案为：以多孔炭材料作为锰氧化物的载体，将硝酸锰溶液在超声分散 和毛细作用下渗透到经过表面处理后的多孔炭内部，然后在经焙烧处理，获得负载MnOx / 多孔炭催化剂材料。
[0007] 本发明的制备方法为：将多孔炭原料用去离子水清洗干净后，用0. 5_3mol/L的硝 酸溶液进行酸化处理，处理时间为12-36小时，然后烘干；采用5%_40%的硝酸锰溶液与处理 烘干的多孔炭等量浸渍12-36小时，浸渍期间一次或多次在20KHz-40KHz的超声频率下分 散1-30分钟；取出浸渍的多孔炭，在80°C烘干，然后在300-450°C下煅烧1-3小时，制成负 载锰氧化物的多孔炭催化剂。
[0008] 所述的多孔炭为颗粒活性炭或活性炭纤维。
[0009] 本发明与现有技术相比较具有如下优点： 1、锰氧化物/多孔炭催化剂是将活性炭的吸附性能和大比表面积与锰氧化物的催化 性能有效结合，催化活性高，可以有效降低有机废气的浓度，最终实现对有害气体的降解。 [0010] 2、锰氧化物/多孔炭催化剂的制备过程简单，在弱超声作用下，硝酸锰溶液在多 孔炭内部分布更加均匀，载体表面的催化剂负载率更高。
[0011] 3、锰氧化物/多孔炭催化剂对等离子体降解空气中有害物进行催化反应后，尾气 中的副产物浓度低。
【具体实施方式】
[0012] 为进一步公开本发明的技术方案，通过具体实施例作详细说明： 本发明的技术方案为：以多孔炭材料作为锰氧化物的载体，将硝酸锰溶液在超声分散 和毛细作用下渗透到经过表面处理后的多孔炭内部，然后在经焙烧处理，获得负载MnOx / 多孔炭催化剂材料。
[0013] 本发明的制备方法为：将多孔炭原料用去离子水清洗干净后，用0. 5_3mol/L的硝 酸溶液进行酸化处理，处理时间为12-36小时，然后烘干；采用5%_40%的硝酸锰溶液与处理 烘干的多孔炭等量浸渍12-36小时，浸渍期间一次或多次在20KHz-40KHz的超声频率下分 散1-30分钟；取出浸渍的多孔炭，在80°C烘干，然后在300-450°C下煅烧1-3小时，制成负 载锰氧化物的多孔炭催化剂。
[0014] 例 1 : 将多孔炭原料用去离子水清洗干净后，用lmol/L的硝酸溶液进行酸化处理，处理时间 为24小时，然后烘干；采用10%的硝酸锰溶液与处理烘干的多孔炭等量浸渍24小时，浸渍 期间一次在20KHz-40KHz的超声频率下分散2分钟；取出浸渍的多孔炭，在80°C烘干，然后 在350°C下煅烧2小时，制成负载锰氧化物的多孔炭催化剂1#。
[0015] 例2: 将多孔炭原料用去离子水清洗干净后，用lmol/L的硝酸溶液进行酸化处理，处理时间 为24小时，然后烘干；采用20%的硝酸锰溶液与处理烘干的多孔炭等量浸渍24小时，浸渍 期间一次在20KHz-40KHz的超声频率下分散2分钟；取出浸渍的多孔炭，在80°C烘干，然后 在350°C下煅烧2小时，制成负载锰氧化物的多孔炭催化剂2#。
[0016] 通过对等离子体结合锰氧化物/多孔炭催化剂对空气中的甲苯的降解处理，可 以见到明显的效果：取5g制备的催化剂置于等离子反应器的出口处，在等离子发生电压 18kV，气流量为500ml/min，甲苯浓度为300mg/m3的条件下，进行实验。实验结果如下表所 示，负载锰氧化物的多孔炭催化剂用于等离子体催化降解空气中的甲苯，具有降解速度快、 处理效率高、副产物浓度低等特点。
[0017] 具体效果数据可以从下面等离子体结合锰氧化物/多孔炭催化剂对空气中的甲 苯的降解实验表格中具体体现： 等离子体结合锰氧化物/多孔炭催化剂对空气中的甲苯的降解的实验结果
【主权项】
1. 一种用于等离子催化降解空气中有害物的负载锰氧化物多孔炭催化剂的制备方法， 其特征是包括以下内容：将多孔炭原料用去离子水清洗干净后，用0. 5-3mol/L的硝酸溶液 进行酸化处理，处理时间为12-36小时，然后烘干；采用5%-40%的硝酸锰溶液与处理烘干的 多孔炭等量浸渍12-36小时，浸渍期间一次或多次在20KHz-40KHz的超声频率下分散1-30 分钟；取出浸渍的多孔炭，在80°C烘干，然后再300-450°C下煅烧1-3小时，制成负载锰氧化 物的多孔炭催化剂；所述的多孔炭为颗粒活性炭或活性炭纤维。
【专利摘要】本发明涉及一种用于等离子催化降解空气中有害物的负载锰氧化物多孔炭催化剂的制备方法。它以多孔炭材料作为锰氧化物的载体，将硝酸锰溶液在超声分散和毛细作用下渗透到经过表面处理后的多孔炭内部，然后经过焙烧处理，获得负载MnOx/多孔炭催化剂材料。本发明的负载锰氧化物多孔炭催化剂的应用方法是用于结合等离子体催化降解空气中的有害物，具有降解速度快、处理效率高、副产物浓度低等特点。
【IPC分类】B01D53/66, B01D53/72, B01D53/86, B01J23/34, B01D53/56
【公开号】CN105498752
【申请号】CN201410500459
【发明人】曲险峰, 李静, 朱文, 李海鹏
【申请人】中国石油大学(华东)
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2014年9月23日