常温型Pt/C催化剂的催化氧化试验研究

44·新材料新设备洁净与空调技术CC&AC2005年第1期常温型PtC催化剂的催化氧化试验研究中船重工第七一九研究所施红旗赵俊涛摘要概述了军用微量CO气体清除设备的发展,介绍了所研制的一种常温型PC催化剂及采用该催化剂设计的CO清除设备,与国内同类设备相比,具有催化剂常温(25℃)活性高、抗背景气体强抗水能力强、使用寿命长等特点关键词PtC催化氧化试验研究The Research About Co Catalytic Oxidation by Pt/c Catalyst at Normal TemperatureBy SHI Honggi* and ZHAO JuntaoAbstract This articale describes one type of Pt/C catalyst used at the CO catalytic oxidationThrough the anti-background gas experimentation and the length of life test, the result shows: with manycharacters such as high activity, long protection time, good anti-aging ability, it can be used in the highhumidity conditionKeywords Pt/Catalytic oxidation Experimentation*No 719 Institue of csiC. Wuhan China1概述剂,采用了适当的处理工艺,成功地解决了常温催化剂在载人封闭体系的应用问题,载人封闭体系(如:飞机,潜艇,航天器等)中微量CO气体浓度是环境卫生必须控制的重要2技术原理指标之一。CO气体的产生主要有两种途径,一种PLC催化剂是一种以金属钯为活性物质、以是燃料的不完全燃烧,另外就是在人的正常新陈活性炭为载体的催化剂。活性炭是多孔性物质代谢过程中会产生微量的CO气体。在载人封闭它的比表面积每千克一千平方米以上。当它用适体系中清除一氧化碳气体常常采用的有两种方案,当的化学方法附载上钯以后,由于炭的比表面积即霍加里特催化剂法或者高温燃烧法。这两种技大,可使钯的晶粒得到高度分散,铺成一层很薄术需要较高的反应温度和复杂的处理工艺,在清的钯原子层。当空气中一氧化碳和氧气接触到催除一氧化碳性能方面已渐渐不能满足特定场合的化剂表面时,与钯原子发生络合反应形成络合物使用要求发生接触催化反应,最后生成二氧化碳逸到空气在一氧化碳低温(≤100℃)催化氧化领域,中去。其反应机理如下经过多年的研究,已经发展出多种具有CO氧化CO+M---MCO(equilibrium)性能的催化剂,而且针对工业领域也有了广泛的O2+2M2M0应用,如在CO2激光器中气体的纯化,CO气体探MCO+MO—CO2+2M测器材料、呼吸用气体净化装置、烟草降害等方面都有所应用。但这些应用,在CO常温下氧化☆施红旗1973年生,大学,工程师转化、催化剂使用寿命、抗水性能、抗硫化物和堋八大田乒33栋1楼3号卤化物中毒方面或在催化反应活性等方面均存在中国煤化工或多或少的问题。而本文介绍了一种PUC催化CNMHG洁净与空调技术CC&AC2005年第1期新材料新设备·45MO+Mv-Myo+M设计了两种CO催化氧化工艺。第一种工艺为MvO+MC0-CO,+Mv+M试验气体→增压风机→初滤器→P/C催化剂;第式中二种工艺为:试验气体→增压风机→初滤器→椰M—金属钯表面空位壳炭保护层→PtC催化剂。为了去除有机分子及MCO和MO—吸附CO和吸附0某些气味分子对PvC催化剂的毒化作用,在第My—金属钯表面下层金属空位种工艺种特别设计了对有机分子和气味分子有高MvO一表面下层被氧占据的Mv位效吸附作用的椰壳炭保护层即在催化剂表面CO氧化反应进行的同时4.2抗背景气体试验研究表现吸附0还会嵌入表面下层金属钯原子并占据载人封闭体系背景气体的主要成分为二氧化其氧空位,这种表面下层金属空位可以通过其吸硫(SO2)、硫化氢(HS)、丙酮( CH3COCH3)附的O与表面CO反应后重新生成,一般来讲,乙醇(CHCH2OH)、氟里昂F12(CC12F2)、甲烷这种反应比表现反应慢得多。有研究表明,与单CH)、二氧化碳(CO2)等。在试验中设计背景贵金属催化剂相比,负载型贵金属催化剂可使气体浓度范围为环境卫生学容许浓度至容许浓度CO氧化反应在相对较低的温度下进行的5倍或10倍,其余为空气和一氧化碳。PUC催化剂的清除效率与空气流过催化剂的实验结果表明,对催化剂中毒敏感的背景气空速、反应温度、空气相对湿度、空气中氧的含体成分是HS和C2HOH,此两种气体的存在会对量和一氧化碳的含量有关催化剂的催化性能造成不同程度的影响。随着HS3新型Pt/C催化剂的研制和CHOH气体浓度的增大,一氧化碳的净化率会降低。但是,如果在催化床层之前加上一定量的现有的浸渍炭一般都是针对陆用环境条件,经过处理的活性炭以作保护层,则催化剂对一氧满足陆用防护器材的使用,对于象海上等特殊的化碳的净化率可以维持在100%。而其它背景气体高湿高盐环境条件,还没有进一步的研究。为了成分(如SO2、CH3COCH3、F12、CH4、CO2等)在提供一种适用于类似海上环境条件的P/C催化“标准”容许的浓度下对催化剂的性能几乎没有影剂,我们开展了新型高型高湿抗陈化浸渍PC催响。在室温和适宜的空速(10000-12000hr,空化剂的研制。速=风量/催化剂体积)条件下,该催化剂对一氧研制一种新型催化剂,影响因素比较多,对化碳有着较高的净化率;在相当宽的相对湿度范于浸渍型PC催化剂来说,就是要选择最合适的围(10%-90%)内,该催化剂均可以保持良好的活性炭载体、最佳的活性组分配方和最优的制备催化性能。即此催化剂在常温及背景气体环境下工艺。活性炭对于负载于其上的活性组分P,应具备了活性高、抗湿性强的优点。试验结果如图当具有比表面积大、孔隙分布合理的特点。通过1-10所示。正交实验法确定浸渍炭的活性组分含量及配比。44寿命考核试验确定出活性炭载体和活性组分配方后,对制备工采用上述检测气体及微量一氧化碳为主要成艺进行了大量的试验研究。浸渍型P/C催化剂的分的环境背景气体,运行45天,每隔24小时测制备工艺包括浸渍和煅烧活化两个过程,其工艺次入口、出口一氧化碳的浓度,记录下来并算流程为:基炭→预处理→烘干→浸渍→阴千→活出净化率。试验结果表明,在实验室条件下运化→成品。通过在浸渍过程中添加良好的助剂,45天,催化剂活性未见明显变化,净化率均在在煅烧过程中控制活化条件等措施,使制备的P95%以上,说明只要有一定的保护层存在,背景C催化剂防护时间更长,抗毒性能更高。气体对催化率没有明显的影响。试验结果如图114试验研究所示。4.3试验中问题及分析处理4.1CO催化氧化工艺在一氧化中国煤化工空速达到为了验证所研制的新型PLC催化剂的性能,1500r后,丬HCNMHG此后净化46·新材料新设备洁净与空调技术CC&AC2005年第1期200000020浓度(ppm)浓度(ppm)图1不同烃类(CH4)浓度对CO净化率的影响图2不同F2浓度对CO净化率的影响00000008瓣变m08999有保护层100000.204浓度(p图3不同CO2浓度对CO净化率的影响图4不同HS浓度对CO净化率的影响无保护层有保护层央20浓度(ppm)温度(℃)图5不同C2HOH浓度对CO净化率的影响图6不同环境温度对CO净化率的影响10060400200004000060000相对湿度(%)空速(hr2图8不同相对湿度对CO净化率的影响图7不同空速对CO净化率的影响求0浓度(ppm)浓度(Ppm)图9不同SO2浓度对CO净化率的影响图10不同 CH COCH浓度对CO净化率的影响效率随风量增大而下降,且下降趋势较明显。在盒中的催化剂:中国煤化工下,风量查找高空速条件下净化效率下降原因时,发现滤增大时,极易出CNMHG丌牙烂现象,引洁净与空调技术CC&AC2005年第1期新材料新设备·47温度=皇温“相对湿度=60%10C80贵60擦123579111315171921232527293133353739414345时间(大)图1145天寿命考核试验起效率降低;另外,由于装填松散,催化剂装填等特点,采用适当的CO催化氧化处理工艺后重量不够,在空气循环量一定时相应的空速将増其眢项技术指标均能够满足适应海上髙湿度环境大。从催化化学上考虑,一氧化碳在催化剂上有条件的要求。效转化为二氧化碳需要一定的接触时间,若空速参考文献太大,在一定载面积下线速度亦太大,即一氧化1毕玉水,吕功煊.一氧化碳低温催化氧化研究进展碳与催化活性中心的接触时间太短,故其催化率2朱乐天室内空气污染控制北京:化学工业出版社,下降,净化效率也相应下降。这充分证明,催化2003剂装填松紧度对净化效率有明显影响,因此应严3 Roark, Shane E. Low -Temperature CatalyticOxidation of Airborne Organic Materials格控制催化剂裝填工艺。4 Chul Wee Lee. Catalyt5结论Monoxide at Low Temperature over Pd-Cu Loaded PorouSupports通过对新型常温型PtC催化剂的抗背景气体5 Seok-Joon Park. Comparative Oxidation of Carbon研究和寿命考核试验研究结果来看,该型催化剂 Monoxide over Supported Catalysts具有常温活性高、“抗毒”能力强、使用寿命长+““+“+“+“+“十…+““+…##+#“+““+“+““+…+(上接第43页)们调查的结果看,仍有62.3%的室内甲醛超标2赵淑华,李景舜等居室空气甲醛污染及对健康的影这说明真正治理甲醛等室内污染,是一个复杂的响中国卫生工程学2002103)系统工程,面临的困难还很多,必须加强政府部3吴珉张旭建,等到内甲醛污染及治理污染防治门、检测治理单位、多种学科、相关商家和业主技术2001544647等的通力协作,共同关主,共同参与,才能有一4金银龙等.《室内空气质量标准》实施指南2003年月,中国标准出版社个健康清新的居住、生活场所5匙伟杰醛清除剂的研制.河北省科学院学报参考文献003,20(4):2431朱能王侃红.田哲空调系统在病态建筑中的特性分中国煤化工析暖通空调.199929(2):11-1:CNMHG