CN108499354B - 一种微波协助下臭氧快速催化分解的装置及分解方法 - Google Patents

一种微波协助下臭氧快速催化分解的装置及分解方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108499354B
CN108499354B CN201810135094.1A CN201810135094A CN108499354B CN 108499354 B CN108499354 B CN 108499354B CN 201810135094 A CN201810135094 A CN 201810135094A CN 108499354 B CN108499354 B CN 108499354B
Authority
CN
China
Prior art keywords
ozone
microwave
catalytic decomposition
carrier
decomposition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810135094.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108499354A (zh
Inventor
叶信国
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Kelai Environmental Technology Co ltd
Original Assignee
Shenzhen Kelai Environmental Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Kelai Environmental Technology Co ltd filed Critical Shenzhen Kelai Environmental Technology Co ltd
Priority to CN201810135094.1A priority Critical patent/CN108499354B/zh
Publication of CN108499354A publication Critical patent/CN108499354A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108499354B publication Critical patent/CN108499354B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8671—Removing components of defined structure not provided for in B01D53/8603 - B01D53/8668
    • B01D53/8675—Ozone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/66—Ozone
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
    • B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
    • B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/8892—Manganese
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J27/00—Catalysts comprising the elements or compounds of halogens, sulfur, selenium, tellurium, phosphorus or nitrogen; Catalysts comprising carbon compounds
    • B01J27/20—Carbon compounds
    • B01J27/22—Carbides
    • B01J27/224—Silicon carbide
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/08—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y
    • B01J29/16—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of the faujasite type, e.g. type X or Y containing arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J29/166—Y-type faujasite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2258/00—Sources of waste gases
    • B01D2258/06—Polluted air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2259/00—Type of treatment
    • B01D2259/80—Employing electric, magnetic, electromagnetic or wave energy, or particle radiation
    • B01D2259/806—Microwaves
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

本发明公开了一种微波协助下臭氧快速催化分解装置及方法，依次包括进气口、风阀、微波臭氧催化分解器、风机和出气口，其中所述微波臭氧催化分解器由进气端的改性微波屏蔽网、出气端的改性微波屏蔽网和微波腔体组成，所述微波腔体包括微波发生装置和填充在微波腔体内的臭氧催化分解材料，其中所述改性微波屏蔽网为涂覆有臭氧催化分解材料的金属蜂窝网。所述装置利用微波辐射、高温热分解和催化分解的共同作用来高效净化高湿度、高空速臭氧废气，同时微波还可以实现臭氧分解材料的原位再生和臭氧废气的持续分解。针对不同湿度范围的臭氧废气可采用不同的净化方式，操作简单高效，可广泛应用于用于工业废气领域。

Description

一种微波协助下臭氧快速催化分解的装置及分解方法
技术领域
本发明涉及空气净化技术领域，具体涉及一种微波协助下臭氧快速催化分解装置及分解方法。
背景技术
我国经济和工业的高速发展，大气环境遭到严重破坏，以大气“雾霾”和“臭氧”等为特征的大气污染日益严峻，是众多城市目前面临着的严重环境问题，也是全球性的主要健康风险之一。在气态污染物中，臭氧问题日益突出。根据国际环保组织亚洲清洁空气中心发布的《大气中国2015：中国大气污染防治进程》报告，臭氧浓度以及作为首要污染物天数均有增加，臭氧污染有加剧趋势，成为几项大气污染物中唯一不降反升的污染物。
现有的臭氧去除技术主要有活性炭法、电磁波辐射分解法、药液吸收法、热分解法、催化法等。在工业生产中，活性炭常作为吸附塔的吸附填料，该方法较为简单且方便。但是，在低浓度臭氧条件下，活性炭主要起物理吸附作用，使用一定时间后，容易失活，需要经常更换或再生；在高浓度臭氧条件下，吸附聚集臭氧后，活性炭本身也会参与反应，加速活性炭的失活，且该方法受湿度、气流、压力、浓度等因素的影响较大，局限性较强。采用紫外线或者近红外线辐照臭氧，缺点是要求与处理的气体有大的接触面积，且需能耗。用硫代硫酸钠或者亚硫酸钠等作为吸收剂，且需要处理后续废液。将气体燃烧至400℃，使臭氧发生热分解或者燃烧反应，费用高，能耗大。催化分解法可在较低的温度下分解臭氧，且不需要消耗外在能量，但是催化剂在高湿度长时间运行后，催化剂会中毒失活，需要更换催化剂或者异位再生催化剂，无法持续降解。因而开发一种高湿度条件下长效、稳定降解臭氧废气的装置和臭氧分解方法具有极其重要的意义。
发明内容
本发明旨在克服上述现有技术的不足，提供一种微波协助臭氧快速催化分解的装置，在实现臭氧催化分解的同时还可以促进催化剂的原位再生，促进高湿度臭氧废气持续高效降解。
本发明的另一目的在于提供一种利用上述装置快速催化分解臭氧的方法。
本发明的另一目的在于提供一种上述微波协助臭氧快速催化分解装置在室内空气净化和工业废气处理上的应用。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种微波协助臭氧快速催化分解的装置，依次包括进气口、风阀、微波臭氧催化分解器、风机和出气口，其中所述微波臭氧催化分解器由进气端的改性微波屏蔽网、出气端的改性微波屏蔽网和微波腔体组成，所述微波腔体包括微波发生装置和填充在微波腔体内的臭氧催化分解材料，其中所述改性微波屏蔽网为涂覆有臭氧催化分解材料的金属蜂窝网。
本装置的微波臭氧催化分解器包括由填充臭氧催化分解材料的微波腔体和涂覆有臭氧分解材料的改性微波屏蔽网，在催化剂正常作用时，改性微波屏蔽网也可以部分处理臭氧废气，微波腔体的分解材料也能催化降解臭氧废气，高效降解臭氧废气。在催化剂失活的情况下，微波腔体在微波条件下可对催化剂进行原位再生，改性微波屏蔽网可以对微波进行屏蔽，防止微波泄露，加强内部微波效应，在微波辐射、高温热分解和催化分解的共同作用下再生催化剂，同时高效净化臭氧污染物。
相对于电加热，微波加热配制相应的催化剂，具有加热快速均匀，穿透能力强和无滞后性的特点，且微波加热对臭氧催化分解还具有一定的催化诱导作用，高强度微波辐照聚集到含有微波高损耗物质金属氧化物活性组分的固体催化剂表面上，由于固体表面点位与微波能的强烈相互作用，微波能将被转化为热能，从而使金属氧化物活性组分表面点位选择性地被迅速加热到很高温度，当极性的臭氧与受激发的表面活性点位接触时可快速发生催化分解反应。利用微波辐射、高温热分解和催化分解的共同作用来高效净化臭氧污染物，解决了传统臭氧净化技术能耗高、稳定性差、降解不彻底、再生过程复杂等问题。通过风阀调节控制不同情况下的进气量，可以对高湿度臭氧废气持续处理，期间无需更换催化剂，实现了臭氧分解材料原位再生，能够高效分解浓度0～2000ppm含臭氧废气(低浓度0-100ppm，高浓度100-2000ppm)，活性再生过程简单高效。
优选地，所述金属蜂窝网的孔径为1～5mm，厚度在2.5～50mm，臭氧分解材料涂覆量为20-90g/L。金属蜂窝网的孔径设置为1～5mm可以达到更好的微波屏蔽效果，厚度设置为2.5～50mm，可以增大臭氧分解材料的涂覆量，涂覆一定量的臭氧分解材料能够有效地保证装置对高湿度、高空速臭氧废气的处理效率。
优选地，所述填充在微波腔体内的臭氧催化分解材料为颗粒状或蜂窝状，填充率为10％～95％。颗粒状和蜂窝状材料能够增加催化剂与臭氧废气的有效接触面积，提高催化效果。
优选地，所述臭氧分解材料由复合载体及活性组分组成，所述复合载体为吸波载体和多孔吸附载体的混合体，所述活性组分为钯、铂、锰、铜、镍金属氧化物中的一种或多种，活性组分占催化材料总质量的0.1％～50％。
在高湿度臭氧废气处理中，催化剂失活的原因主要为水汽作用和其他气体杂质吸附到催化剂的活性位点上，占据活性位点，吸波载体可以更好的促进微波作用，将失活催化剂的水分去除，同时将被气体杂质从活性位点上脱附，促进活性位点的恢复。同时由于载体的吸波导热性能优良，有效避免飞温造成催化剂活性组分的烧结。多孔载体可以增大催化材料于臭氧废气的接触面积以及活性组分的分散性，利于催化分解处理臭氧废气。
优选地，所述吸波载体为铁氧体、金属微粉、锰的氧化物、碳化硅、石墨、碳纤维、炭黑中的一种或多种，占复合载体质量比为5％～95％。
优选地，所述多孔吸附载体为氢型分子筛、椰壳或煤质活性炭、活性氧化铝、拟薄水铝石、二氧化硅中的一种或多种，其占复合载体质量比为5％～95％。
所述臭氧催化分解材料可以通过添加粘合剂成型造粒或涂覆于蜂窝陶瓷上。
优选地，所述臭氧分解材料的制备方法为：
S1.将吸波载体和多孔吸附载体加水磨细后烘干得到复合载体；
S2.配制活性组分的前驱体溶液，搅拌条件下加入复合载体，在25～50℃搅拌浸渍1～12h；
S3.在上述S2的溶液中加入0.02～0.4mol/L的高锰酸盐溶液，反应1～12h，高锰酸盐与活性组分的前驱体的摩尔比为1:0.2～3；
S4.将S3中的溶液去除水分，洗涤烘干后置于150～450℃中焙烧0.5～3h，得到所述臭氧催化分解材料。
其中，复合载体的制备的具体操作为：在吸波载体及多孔吸附载体中加入去离子水，每克载体的加水量为0.3～20ml，混合细磨后去除水分，并置于80～120℃条件下烘干得到复合载体。
活性组分的前驱体溶液用去离子水或5～95％的醇类配制，所述的醇为一元醇、二元醇或三元醇，所述前驱体为醋酸盐、硝酸盐或氯酸盐一种或多种。
所述高锰酸盐为高锰酸锂、高锰酸钠、高锰酸钾、高锰酸铵、高锰酸钙、高锰酸钡、高锰酸锌或高锰酸镁一种或多种。
所述洗涤为去离子水洗涤1～3次。
利用上述微波协助臭氧快速催化分解装置进行高湿度臭氧分解的方法为：
当废气湿度＜60％时，开启风阀和风机，臭氧废气依次经过进气端改性微波屏蔽网、微波臭氧分解器和出气端改性微波屏蔽网催化分解，臭氧废气分解率≤90％时，开启微波发生装置，调节进气量为初始的5～70％，同时开启微波发生装置，维持微波腔体温度30～90℃，维持10～150min，原位再生催化剂，再生后调节进气量为初始值，继续催化分解。
当废气湿度≥60％时，同时开启微波发生装置、风阀和风机，臭氧废气依次经过进气端改性微波屏蔽网、微波臭氧分解器和出气端改性微波屏蔽网，催化分解，维持微波腔体温度为25～80℃。臭氧废气湿度在60～80％之间时，催化剂床层温度维持在25～50℃之间；臭氧废气湿度在80-100％之间时，催化剂床层温度维持50～80℃之间。
上述的微波协助臭氧快速催化分解装置在高湿度室内空气净化和高湿度工业废气处理上的应用均属于本发明的保护范围。
该装置利用微波辐射、热分解及催化分解实现臭氧的快速分解和臭氧催化分解材料的高效原位再生，能有效处理高湿度废气，具有高效稳定、无二次污染、等优点，可广泛应用于用于高湿度室内空气和高湿度工业废气处理领域。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明了一种微波辅助下臭氧快速催化分解的装置及方法，所述装置设有涂覆有臭氧分解材料的改性微波屏蔽网和填充有臭氧分解材料的微波分解腔体，利用微波辐射、高温热分解和催化分解的共同作用来高效净化高湿度臭氧废气，同时微波还可以实现臭氧分解材料的原位再生和臭氧废气的持续分解。针对不同湿度范围的臭氧废气可采用不同的净化方式，操作简单高效，可广泛应用于用于工业废气领域。
附图说明
图1为微波辅助下臭氧快速催化分解装置图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。除非另有说明，本发明实施例采用的原料试剂为常规购买的原料试剂。
实施例1
如图1所示，一种微波协助臭氧快速催化分解装置，依次包括进气口1、风阀2、微波臭氧催化分解器、风机8和出气口9，其中所述微波臭氧催化分解器由进气端改性微波屏蔽网3和出气端的改性微波屏蔽网7和微波腔体4组成，所述微波腔体包括微波发生装置和填充在微波腔体内的颗粒状臭氧催化分解材料6，填充率为15％，其中所述改性微波屏蔽网为涂覆有臭氧分解材料的金属蜂窝网，金属蜂窝网的孔径为3mm，厚度为2.5mm，臭氧分解材料涂覆量为20g/L。
实施例2
如图1所示，一种微波协助臭氧快速催化分解装置，依次包括进气口1、风阀2、微波臭氧催化分解器、风机8和出气口9，其中所述微波臭氧催化分解器由进气端改性微波屏蔽网3和出气端的改性微波屏蔽网7和微波腔体4组成，所述微波腔体包括微波发生装置和填充在微波腔体内的蜂窝状臭氧催化分解材料6，填充率为90％，其中所述改性微波屏蔽网为涂覆有臭氧分解材料的金属蜂窝网，金属蜂窝网的孔径为1mm，厚度为25mm，臭氧分解材料涂覆量为80g/L。
实施例3
臭氧废气参数：风量为100m3/h，湿度30％～50％，废气温度为常温，臭氧浓度为40～50ppm，催化剂体积空速为4.5万h-1。
应用实施例2的微波协助臭氧快速催化分解装置处理臭氧废气，其中微波发生装置5处于关闭状态，开启风阀1和风机8后含臭氧成分的气体经过改性微波屏蔽网3，部分臭氧被改性微波屏蔽网3催化分解成氧气和活性氧，大部分臭氧污染物进入装填有臭氧催化分解材料6的微波臭氧分解器被催化分解为氧气和活性氧，残余臭氧污染物经过出气端改性微波屏蔽网7被催化分解为氧气和活性氧。
其中臭氧分解材料为0.1％PdO-0.029％MnO2/煤质活性炭-碳化硅，活性组分为PdO和MnO2，复合载体为95％煤质活性炭多孔吸附载体和5％的碳化硅吸波载体。
臭氧分解材料通过以下制备方法得到：
S1.称量5克碳化硅吸波载体及95克煤质活性炭，加入300ml去离子水，将混合载体倒入高速物料混合机中，在高速混合作用下将两种载体混合细磨后，离心或抽滤去除水分，并置于烘箱中110℃烘干去除水分得到复合载体；
S2.用300ml质量分数为5％的乙醇作为溶剂溶解0.145g的氯化钯，搅拌条件下加入复合载体，在25℃搅拌浸渍6h；
S3.称量0.052克高锰酸钾配制成0.02mol/L高锰酸钾溶液，在上述S2的溶液中缓慢滴加高锰酸钾溶液，反应3h；
S4.将S3中的溶液抽滤或离心去除水分，用去离子水洗涤1次，置于烘箱中110℃烘干12h，并置于马弗炉中450℃焙烧3h，即得催化剂。
当净化装置运行至144h时，臭氧净化率从99.85％降低至90％，进行原位再生操作，开启微波发生装置，通过调节风机变频器降低风量至10m3/h(10％)，同时调节微波功率大小为100W，臭氧分解材料在微波辐射作用下温度维持在50±2℃之间并维持60min，原位再生催化剂。关闭微波发生装置，风量恢复至最初状态继续运行，臭氧分解效率恢复至99.7％，如此反复，可使用2年。
实施例4
废气参数：风量为100m3/h，湿度60～70％，废气温度为常温，臭氧浓度为40～50ppm，催化剂体积空速为4.5万h-1。
其中臭氧分解材料为5％NiO-4％MnO2拟薄水铝石-金属微粉，活性组分为NiO-MnO2，复合载体为75％拟薄水铝石和25％的金属微粉，通过以下方法制备得到：
S1.称量25克金属微粉吸波载体及75克拟薄水铝石多孔载体，加入150ml去离子水，将混合载体倒入高速物料混合机中，在高速混合作用下将两种载体混合细磨后，离心或抽滤去除水分，并置于烘箱中100℃烘干去除水分得到复合载体；
S2.用110ml质量分数为10％的乙醇作为溶剂溶解11.83g的醋酸镍，搅拌条件下加入复合载体，在25℃搅拌浸渍6h；
S3.称量6.8克高锰酸钠配制成0.4mol/L高锰酸钠溶液，在上述S2的溶液中缓慢滴加高锰酸钾溶液，反应3h；
S4.将S3中的溶液抽滤或离心去除水分，用去离子水洗涤1次，置于烘箱中110℃烘干12h，并置于马弗炉中450℃焙烧3h，即得催化剂。
采用持续开启微波发生装置的净化方式，同时开启微波发生装置、风阀和风机，含臭氧成分的气体依次经过进气端改性微波屏蔽网、微波臭氧分解器和出气端改性微波屏蔽网，催化分解，微波臭氧分解器温度维持在30±2℃。当净化装置运行至144h时，臭氧净化率仍然维持在95％以上。
实施例5
废气参数：风量为100m3/h，湿度20％～30％，废气温度为常温，臭氧浓度为80～100ppm，催化剂体积空速为4万h-1，采用实施例1中的净化方式。
其中臭氧分解材料为30％MnO2/HY分子筛-碳化硅，活性组分为MnO2，复合载体为90％HY分子筛和10％的石墨。
臭氧分解材料通过以下制备方法得到：
S1.称量10克石墨吸波载体及90克HY分子筛，加入400ml去离子水，将混合载体倒入高速物料混合机中，在高速混合作用下将两种载体混合细磨后，离心或抽滤去除水分，并置于烘箱中80℃烘干去除水分得到复合载体；
S2.用300ml去离子水作为溶剂溶解克的50克醋酸锰，搅拌条件下加入复合载体，在25℃搅拌浸渍12h；
S3.称量22.83克高锰酸钾配制成0.02mol/L高锰酸钾溶液，在上述S2的溶液中缓慢滴加高锰酸钾溶液，反应6h；
S4.将S3中的溶液抽滤或离心去除水分，用去离子水洗涤3次，置于烘箱中90℃烘干12h，并置于马弗炉中300℃焙烧1h，即得催化剂。
当净化装置运行至240h时，臭氧净化率从99.9％降低至90％，进行原位再生操作，开启微波发生装置，通过调节风机变频器降低风量至5m3/h，同时调节微波功率大小为120W，臭氧分解材料在微波辐射作用下温度维持在60～70℃之间并维持0.5h，关闭微波发生装置，风量恢复至最初状态继续运行，臭氧分解效率恢复至99％，如此反复，可使用2年。
实施例6
废气参数：风量为100m3/h，湿度80％～90％，废气温度为常温，臭氧浓度为200ppm，催化剂体积空速为3万h-1，采用持续开启微波发生装置的净化方式。
同时开启微波发生装置、风阀和风机后，微波功率为200W，含80～100ppm臭氧成分的气体经过涂覆有30％MnO2/HY分子筛-碳化硅的改性微波屏蔽网，部分臭氧在微波辐射、低温热分解和催化分解的共同作用下快速分解为氧气和活性氧，大部分臭氧进入装填有30％MnO2/HY分子筛-碳化硅的臭氧催化分解材料的微波臭氧分解器，臭氧在微波辐射、高温热分解和催化分解的共同作用下快速分解为氧气和活性氧，残余臭氧污染物经过出气端涂覆有30％MnO2/HY分子筛-碳化硅的改性微波屏蔽网，在微波辐射、低温热分解和催化分解的共同作用下快速分解为氧气和活性氧。其中改性微波屏蔽网和微波臭氧分解器的臭氧分解材料安置有温控探头，温度分别为25～28℃和32±3℃之间。当净化装置运行至240h时，臭氧净化率仍然维持在99％以上。
对比例1
废气参数同实施例6，催化剂种类、空速、风速同实施例6，臭氧快速催化分解装置于实施例6基本相同，不同之处在于其中微波发生装置改为采用电加热装置，臭氧分解器的臭氧分解材料的温度同样控制在32±3℃，当净化装置运行至240h时，臭氧净化率如下表。
条件 催化剂温度/℃ 臭氧分解率 能耗W
微波协助(实施例6) 32±3 99.5％ 200
电加热(对比例1) 32±3 88.7％ 230
对比可知，虽然催化剂床层控制在相同温度，但是微波协助下的臭氧分解率显著高于电加热方式，而且能耗更低。
对比例2
废气参数、催化剂种类同实施例6，实施例6中的微波功率降低至40w，采用常规的臭氧废气处理装置处理，当净化装置运行至240h时，臭氧废气净化效果如下表所示。
条件 催化剂温度/℃ 臭氧分解率 能耗/W
微波协助(实施例6) 25 99.2％ 40
常规净化装置 25 82.6％ 0
由对比例可知，较低功率的微波协助下催化剂床层的整体温度未上升，同常规臭氧净化装置的臭氧分解率对比可知，微波协助下臭氧降解率显著得到提升。

Claims (8)

1.一种微波协助臭氧快速催化分解装置在高湿度室内空气净化和高湿度工业废气处理上的应用，其特征在于，所述应用中湿度为60～90％，臭氧浓度为40～200ppm，
所述微波协助臭氧快速催化分解装置，依次包括进气口、风阀、微波臭氧催化分解器、风机和出气口，其中所述微波臭氧催化分解器由进气端的改性微波屏蔽网、出气端的改性微波屏蔽网和微波腔体组成，所述微波腔体包括微波发生装置和填充在微波腔体内的臭氧催化分解材料，其中所述改性微波屏蔽网为涂覆有臭氧催化分解材料的金属蜂窝网，
所述金属蜂窝网的孔径为1mm，厚度在25mm，臭氧分解材料涂覆量为80g/L，
所述填充在微波腔体内的臭氧催化分解材料为蜂窝状，填充率为90％，
所述臭氧催化分解材料由复合载体及活性组分组成，所述复合载体为吸波载体和多孔吸附载体的混合体，所述活性组分为钯、铂、锰、铜、镍金属氧化物中的一种或多种，占臭氧催化分解材料质量的0.1％～50％；
所述吸波载体为铁氧体、金属微粉、锰的氧化物、碳化硅、石墨、碳纤维、炭黑中的一种或多种，占复合载体质量的5％～95％，
所述复合载体通过将吸波载体和多孔吸附载体加水磨细后烘干得到，烘干温度为80～120℃。
2.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述应用中湿度为60～70％，臭氧浓度为40～50ppm。
3.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述应用中湿度为80～90％，臭氧浓度为200ppm。
4.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述多孔吸附载体为氢型分子筛、椰壳、煤质活性炭、活性氧化铝、拟薄水铝石、二氧化硅中的一种或多种，占复合载体质量的5％～95％。
5.如权利要求1所述应用，其特征在于，所述臭氧催化分解材料的制备方法为：
S1.将吸波载体和多孔吸附载体加水磨细后烘干得到复合载体；
S2.配制活性组分的前驱体溶液，搅拌条件下加入复合载体，在25～50℃搅拌浸渍1～12h；
S3.在上述S2的溶液中加入0.02～0.4mol/L的高锰酸盐溶液，反应1～12h，高锰酸盐与活性组分的前驱体的摩尔比为1:0.2～3；
S4.将S3中的溶液去除水分，洗涤烘干后置于150～450℃中焙烧0.5～3h，得到所述臭氧催化分解材料。
6.如权利要求1所述应用，其特征在于，利用微波协助臭氧快速催化分解的装置，同时开启微波发生装置、风阀和风机，臭氧废气依次经过进气端改性微波屏蔽网、微波臭氧分解器和出气端改性微波屏蔽网，催化分解，维持微波腔体温度为25～80℃。
7.如权利要求6所述应用，其特征在于，当所述应用中湿度为60～70％，臭氧浓度为40～50ppm时，维持微波腔体温度为30±2℃。
8.如权利要求6所述应用，其特征在于，当所述应用中湿度为80～90％，臭氧浓度为200ppm时，维持微波腔体温度为32±3℃，改性微波屏蔽网温度为25～28℃。
CN201810135094.1A 2018-02-09 2018-02-09 一种微波协助下臭氧快速催化分解的装置及分解方法 Active CN108499354B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810135094.1A CN108499354B (zh) 2018-02-09 2018-02-09 一种微波协助下臭氧快速催化分解的装置及分解方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810135094.1A CN108499354B (zh) 2018-02-09 2018-02-09 一种微波协助下臭氧快速催化分解的装置及分解方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108499354A CN108499354A (zh) 2018-09-07
CN108499354B true CN108499354B (zh) 2022-03-11

Family

ID=63375088

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810135094.1A Active CN108499354B (zh) 2018-02-09 2018-02-09 一种微波协助下臭氧快速催化分解的装置及分解方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108499354B (zh)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111097420B (zh) * 2018-10-26 2021-04-27 中国科学院过程工程研究所 一种镍基臭氧分解催化剂及其制备方法和用途
CN111871172A (zh) * 2020-07-24 2020-11-03 中国科学院理化技术研究所 一种空气净化装置、空气净化滤芯及其制备
CN113413757A (zh) * 2021-07-09 2021-09-21 陕西青朗万城环保科技有限公司 一种臭氧去除方法及其控制***
CN113522018A (zh) * 2021-07-20 2021-10-22 四川大学 一种微波辅助催化氧化VOCs气体降解的装置
CN114653194A (zh) * 2021-07-21 2022-06-24 浙江锌芯友好环境材料科技有限公司 一种微波协同臭氧分解有机废气的技术及装置
CN113546641A (zh) * 2021-07-26 2021-10-26 安徽科浦环保科技有限公司 一种用于消除臭氧的复合催化材料的制备方法
CN114307630A (zh) * 2021-12-20 2022-04-12 深圳市天得一环境科技有限公司 一种高湿度含臭氧废气的处理方法及设备
CN114984748A (zh) * 2022-05-19 2022-09-02 深圳市天得一环境科技有限公司 一种适用于含苯系的VOCs的处理方法及处理装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1179353A (zh) * 1996-10-16 1998-04-22 中国科学院金属研究所 汽车尾气微波净化催化剂
CN105312061B (zh) * 2014-06-24 2017-12-29 江苏瑞丰科技实业有限公司 常温除臭氧催化材料
CN203971755U (zh) * 2014-08-22 2014-12-03 四川省有色冶金研究院有限公司 微波催化协同膜分离的废气净化装置
CN104857824B (zh) * 2015-05-27 2018-02-02 中山大学 真空紫外光催化协同臭氧催化氧化的废气处理方法和装置
WO2018006244A1 (zh) * 2016-07-04 2018-01-11 中国科学院过程工程研究所 一种微波-选择性催化还原联用低温脱硝装置、工艺及用途
CN106178823A (zh) * 2016-07-29 2016-12-07 杭州朱庇特环境科技有限公司 一种室内有机污染物的净化工艺
CN106732640B (zh) * 2016-11-11 2019-03-19 湖南锋朗科技股份有限公司 一种以改性海泡石为载体的臭氧分解催化剂网板的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108499354A (zh) 2018-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108499354B (zh) 一种微波协助下臭氧快速催化分解的装置及分解方法
CN110508274B (zh) 改性生物炭低温脱硝催化剂及其应用
CN201684613U (zh) 微波活性炭再生装置
CN111229209B (zh) 一种荷叶源生物炭负载锰氧化物的低温scr烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用
CN111229208B (zh) 一种荷叶源生物炭负载金属氧化物的低温scr烟气脱硝催化剂及其制备方法与应用
CN106622211A (zh) 一种臭氧催化氧化材料及其制备方法和应用
CN205672742U (zh) 一种有机气体治理装置
WO2018121003A1 (zh) 一种用于NOx低温脱除的爆米花为前驱体的杂多酸复合碳材料的制备方法
CN101108304A (zh) 一种吸波催化剂的制备及其在净化烟气中的应用
CN109433236B (zh) 多孔炭材料负载零价Fe-Fe3C的脱硝催化剂及其制备、使用方法
CN111018565A (zh) 一种棒状ZnO压电催化多孔陶瓷材料、其方法与应用
CN106732621A (zh) 一种抗硫催化燃烧催化剂及制备方法和应用
CN107583453A (zh) 一种低成本处理VOCs废气的方法
CN111001430A (zh) 一种废气处理用吸附/催化材料及其制备方法
CN109772265A (zh) 一种用于烟气脱硫脱硝的烧结法赤泥改性活性炭及其制备方法
CN1824371A (zh) 一种微波辅助催化脱除二氧化硫和氮氧化物的方法
CN114558449A (zh) 一种烟气脱硝剂的制备方法和应用
CN110280235B (zh) 一种负载型催化剂及其制备方法和应用
CN112058217A (zh) 一种快速再生的硅基吸附材料及微波原位降解有机污染物的方法
CN110252375B (zh) 一种铁、氮、钴共掺杂的二氧化钛/活性炭复合物、制备方法及作为光催化剂应用
CN110026204B (zh) 一种环境友好型协同脱除二噁英和氮氧化物的催化剂
CN116371419A (zh) 一种微生物炭负载锰钴型催化剂及其制备方法和应用
CN109012719B (zh) 一种Mn2CuCe0.2-SiC整体式催化剂的制备方法及VOCs净化方法
CN108262049B (zh) 一种改性低温sco脱硝催化剂及其制备方法
CN112023693B (zh) 一种热风炉高效脱硝方法及热风炉装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant