专利名称：钛锆分子筛高效分解臭氧的利记博彩app
技术领域：
本发明为一种室温高效去除臭氧的锆钛氧化物分子筛及其制备方法，涉及催化、 消毒、卫生和环境领域。其特征在于以掺杂锆的TDK型氧化钛分子筛为活性组分和以蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫为载体。本发明整体型催化剂的特点是不需要额外光、热、电等能源的输入，在室温、常湿和大风量的条件下将0.01 lOOmg/m3臭氧稳定地高效地分解成氧气。本发明还涉及上述催化剂的制备方法和在去除臭氧中的应用。
背景技术：
臭氧是广谱杀菌消毒剂因为它有极强的氧化性能，已经广泛应用于各种水质处理、医疗卫生、食品保鲜以及去除难降解物质等领域。低浓度的臭氧具有清新空气、杀菌消毒的功效，但是浓度过高则会对人体产生极大危害。当臭氧浓度为0. 2 1. Omg/m3时， 对鼻、喉头粘膜和眼睛就有刺激作用，并引起肺活量减少；当臭氧浓度为1.88 18. Smg/ m3时，可出现咳嗽、胸痛和呕吐等症状；当臭氧浓度为20mg/m3时会引起肺气肿。臭氧在常温常压的空气中分解半衰期时间较长。中国在2002年颁布的《室内空气质量标准》(GB/ T18883-2002)中规定室内空气中臭氧的卫生标准(最高允许浓度)分别为0. 16mg/m3。因此必须采用有效手段对低浓度臭氧进行去除，以保证有关臭氧行业的工作人员的身体健康。室温催化法分解臭氧是一种长效的方法。中国专利CN1812835A采用钛与锆或铜中的一种或两种作为催化剂，在150°C得到较好的分解臭氧的效果，需要额外的能量补充。 CN1259398A、CN117167674A和CN1357348A都是采用钛、铜、镍和锆氧化物作为活性组分，负载在活性碳上来分解臭氧。中国专利CN90106857采用钛、铜氧化物作活性组分来分解臭氧。CN1785507A采用各种钛氧化物作为催化剂在常温下分解臭氧获得了较好的效果。可见， 氧化钛是一种优良的臭氧去除剂，不同晶体结构的氧化钛对臭氧的分解性能具有很大的差异。同时，氧化钛的抗湿能力和低温活性都有待于提高。本发明的目的是提供一种在一种室温高效去除臭氧的纳米锆钛氧化物分子筛及其制备方法，可稳定地将低浓度的臭氧高效稳定地分解成氧气。
发明内容
本发明的目的在于提供在室温、高湿度条件下能将臭氧分解成氧气的整体型催化剂。本发明的另一个目的是提供上述催化剂的制备方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现本发明提供的催化材料，采用氧化还原-水热法1.掺杂的氧化钛分子筛粉末的制备氧化还原-水热法主要步骤是四价钛盐、强氧化剂、硝酸锆盐和镁盐按适量的比例在酸性溶液中混合，然后转入高压釜内，密封后在90 200°C恒温12 48h，自然冷却后，过滤、洗涤，在100 150°C干燥10 Mh，然后在200 700°C焙烧得到锆掺杂的氧化钛分子筛催化材料。2.掺杂的氧化钛分子筛整体型催化材料的制备。称取一定量掺杂的氧化钛分子筛，加入一定比例的去离子水和权利要求9中的无机粘合剂，高速搅拌1 Mh，得到一定浓度掺杂的氧化钛分子筛浆液。将预先处理好的蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫浸渍在上述掺杂的氧化钛分子筛浆液中，浸渍0. 5 5min后取出， 吹尽孔道中的残液，在空气中阴干后80 150°C干燥8 Mh，在200 800°C空气下焙烧 1 Mh，得到掺杂的氧化钛分子筛蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫整体型催化材料。本发明技术效果本发明的技术效果是一种室温可以彻底去除空气中的臭氧集成技术，特征在室温常湿条件下将空气中浓度为0. 01 lOOmg/m3的臭氧全部去除，适用于空气中臭氧的消除。本发明的优点掺杂的氧化钛分子筛蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫整体型催化材料在不需要额外能源的条件下将臭氧催化分解成氧气，其特征抗湿性能高、稳定性好、处理效率高、处理量大、处理完全、成本低、没有二次污染以及不存在吸附饱和等问题；掺杂的氧化钛分子筛催化剂采用直道孔式的蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫整体型催化材料。在使用时压力降很小，可以处理大风量中的臭氧。
具体实施例方式实施例一锆掺杂的氧化钛分子筛粉末的合成是通过过硫酸钾(K2S2O8)在硝酸溶液中氧化硫酸钛(TiSO4 · H2O)，同时加入硝酸氧锆(ZrO(NO3)2)，硝酸镁(Mg(NO3)2)使Zr/Ti摩尔比为O 0. 20，生成的黑色沉淀物在100°C剧烈搅拌水热24h后，过滤、洗涤，在110°C干燥 12h，然后在500°C焙烧Mi得到掺杂锆的氧化钛分子筛粉末，分别记为&-TDK-0，Zr-TDK-5， Zr-TDK-IO和&-TDK-20，其中&-TDK表示锆掺杂的氧化钛分子筛，数字表示&/Tit。tal的摩尔比百分比。 XRD分析和HRTEM分析表明该材料为TDK型氧化钛。催化材料的性能测试在连续流动的固定床反应器上进行。粉末催化材料经过压片，粉碎制成0. 25 0. 50mm的颗粒样，然后将0. 5g颗粒样装于一个玻璃管中，在室温 (18 25°C )和相对湿度为80%的条件下，通入含lmg/m3臭氧的空气，风速为2. 5m/s。反应器出口臭氧用臭氧分析仪检测。结果见表1。实施例二锆掺杂的氧化钛分子筛粉末的合成同实施例一，即通过过硫酸钾(K2S2O8)在硝酸溶液中氧化硫酸钛(TiSO4 · H2O),同时加入硝酸氧锆(ZrO(NO3)2)和硝酸镁(Mg(NO3)2)使 Zr/Ti摩尔比为O 0. 20，生成的黑色沉淀物在100°C剧烈搅拌水热24h后，过滤、洗涤， 在110°C干燥12h，然后在200-80(TC焙烧他得到掺杂锆的氧化钛分子筛粉末，分别记为 Zr-TDK-0, Zr-TDK-5, Zr-TDK-IO和&-TDK-20，其中&-TDK表示锆掺杂的氧化钛分子筛，数字表示&/Tit。tal的摩尔比百分比。XRD分析和HRTEM分析表明该材料为TDK型氧化钛。
催化材料的性能测试在连续流动的固定床反应器上进行。粉末催化材料经过压片，粉碎制成0. 25 0. 50mm的颗粒样，然后将0. 5g颗粒样装于一个玻璃管中，在室温 (18 25 V )和相对湿度为80%的条件下，通入含lOOmg/m3臭氧的空气，风速为2. 5m/s。 反应器出口臭氧用臭氧分析仪检测。结果见表2。实施例三1)掺杂的氧化钛分子筛粉末的合成掺杂的氧化钛分子筛粉末的合成和实例一相同，即锆掺杂的氧化钛分子筛粉末的合成是通过过硫酸钾(K2S2O8)在硝酸溶液中氧化硫酸钛(TiSO4 · H2O)，同时加入硝酸锆 (Zr(NO3)2)和硝酸镁(Mg(NO3)2)使Zr/Ti摩尔比为O 0. 20，生成的黑色沉淀物在100°C 剧烈搅拌水热24h后，过滤、洗涤，在110°C干燥12h，然后在500°C焙烧他得到掺杂锆的氧化钛分子筛粉末。2)掺杂的氧化钛分子筛蜂窝陶瓷整体型催化材料的制备。称取一定量掺杂的氧化钛分子筛，加入一定比例的去离子水和权利要求9中的无机粘合剂，高速搅拌1 Mh，得到一定浓度掺杂的氧化钛分子筛浆液。将预先处理好的蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫样品浸渍在上述掺杂的氧化钛分子筛浆液中，浸渍0. 5 5min后取出，吹尽孔道中的残液，在空气中阴干后110°C干燥Mh，在500°C空气下焙烧6h，得到掺杂的氧化钛分子筛蜂窝陶瓷或多孔金属泡沫整体型催化材料。催化剂的性能测试同实施例一。结果见表3。实施例四1)掺杂的氧化钛分子筛粉末的合成掺杂的氧化钛分子筛粉末的合成和实例一相同，即锆掺杂的氧化钛分子筛粉末的合成是通过高钛酸钾(KTiO4)和过硫酸钾(K2S2O8)在硝酸溶液中氧化硫酸钛(TiSO4 ·η2ο)， 同时加入硝酸锆(Zr(NO3)2)、硝酸镁(Mg(NO3)2)使摩尔比为0 0. 20，生成的黑色沉淀物在100°C剧烈搅拌水热24h后，过滤、洗涤，在110°C干燥12h，然后在500°C焙烧Mi得到掺杂锆的氧化钛分子筛粉末。2)掺杂的氧化钛分子筛多孔金属泡沫整体型催化材料的制备。称取一定量掺杂的氧化钛分子筛，加入一定比例的去离子水和权利要求9中的无机粘合剂，高速搅拌1 Mh，得到一定浓度掺杂的氧化钛分子筛浆液。将预先处理好的开放式多孔泡沫金属样品浸渍在上述掺杂的氧化钛分子筛浆液中，浸渍0. 5 5min后取出， 吹尽孔道中的残液，在空气中阴干后110°C干燥Mh，在500°C空气下焙烧他，得到掺杂的氧化钛分子筛多孔金属泡沫整体型催化材料。催化材料的性能测试同实施例一。结果见表 3。实施例五锆掺杂的氧化钛分子筛蜂窝陶瓷泡沫整体型催化剂的制备和实例一相同。催化材料的性能测试同实施例一，臭氧的浓度在0. 01-100mg/m3范围内。结果见表4。实施例六锆掺杂的氧化钛分子筛蜂窝陶瓷或整体型催化剂的制备和实例五相同。催化剂稳定性实验的性能测试同实施例一，测试时间60天，入口的臭氧浓度是10mg/m3，臭氧的出口浓度恒定为0. 02g/m3。表1锆掺杂的氧化钛分子筛粉末催化材料分解臭氧的测试结果。(进口的臭氧浓度为 lmg/m3)
权利要求
1.本发明为一种掺杂氧化钛分子筛的整体型催化材料，其特征是采用蜂窝陶瓷载体， 以掺杂锆的氧化钛分子筛为活性组分。
2.权利要求1中掺杂氧化钛分子筛，其特征在于该分子筛具有TDK-型的结构，孔道尺寸约为6.9 X 6.9 A2，骨架上存在锆离子，其中的摩尔比在0 0. 20之间。
3.权利要求2中氧化钛分子筛催化材料的制备方法，其特征在于采用氧化还原-水热法。氧化还原-水热法主要步骤是二价钛盐、强氧化剂、硝酸锆盐和镁盐按适量的比例在酸性溶液中混合，然后转入高压釜内，密封后在90 200°C恒温12 48h，自然冷却后，过滤、洗涤，在100 150°C干燥10 Mh，然后在200 700°C焙烧得到锆掺杂的氧化钛分子筛催化材料。
4.权利要求2中掺杂氧化钛分子筛催化材料中钛主要以Ti4+存在。
5.权利要求2中锆掺杂氧化钛分子筛催化材料中锆主要以存在于氧化钛分子筛的骨架中。
6.权利要求3中的二价钛盐为乙酸钛(Ti(CH3COO) 2)、二氯化钛(TiCl2)、硝酸钛 (Ti(NO3)2)或硫酸钛(TiSO4)中的一种或多种，镁盐为氯化镁(MgCl2)或硝酸镁(Mg(NO3)2) 其溶液中钛浓度为0. 1 5. 0mol/lo
7.权利要求3中所述的强氧化剂为过硫酸氨((NH4)2S2O8)、过硫酸钾(K2S2O8)、过硫酸钠 (Naj2O8)、臭氧0)3)、氯酸钠(NaClO3)、重铬酸盐(K2CrO4, Nii2CrO4等)、过氧化氢(H2O2)溶液中的一种或多种，其溶液中强氧化剂浓度为0. 1 2. 5mol/l。强氧化剂与溶液中总金属离子的摩尔比为1 1 6 1之间。
8.权利要求1中所述的掺杂氧化钛分子筛整体型催化材料，其特征在于其制备方法如下(1)称取一定量的掺杂氧化钛分子筛催化材料，加入一定比例的去离子水和粘合剂，高速搅拌1 Mh，得到一定浓度的掺杂氧化钛分子筛浆液。(2)将预先处理好的蜂窝陶瓷载体浸渍在配制好的氧化钛分子筛浆液中，浸渍0.5 60min后取出，吹尽孔道中的残液，在空气中阴干后80 130°C干燥2 Mh，在200 800°C空气下焙烧1 Mh。
9.权利要求8中所述的粘合剂为硅酸盐、氧化铝或碳酸锆铵等无机粘合剂，粘合剂与掺杂氧化钛分子筛的重量比在1 50%之间。
10.权利要求1中所述的掺杂氧化钛分子筛整体型催化剂适用于室温分解臭氧。
全文摘要
本发明为一种室温高效去除臭氧的纳米锆钛氧化物分子筛催化剂及其制备方法，涉及催化和环境保护领域。其特征在于采用陶瓷蜂窝整体式或多孔金属泡沫作载体，以含掺杂锆的氧化钛分子筛为活性组分。掺杂锆的氧化钛分子筛特征在于具有TDK-型氧化钛八面体分子筛(TDK)的结构，孔道尺寸约为TDK引入锆离子形成掺杂锆的氧化钛分子筛。去除臭氧催化剂采用氧化还原-水热法制备得到。本发明整体型催化剂的特点不需要额外光、热和电等能源的输入，在室温、常湿和大风量的条件下将臭氧稳定地还原成氧气。
文档编号B01D53/66GK102284303SQ20101020293
公开日2011年12月21日 申请日期2010年6月18日 优先权日2010年6月18日
发明者不公告发明人 申请人:上海牛翼新能源科技有限公司