44·新材料新設(shè)備潔凈與空調(diào)技術(shù)CC&AC2005年第1期常溫型PtC催化劑的催化氧化試驗研究中船重工第七一九研究所施紅旗趙俊濤摘要概述了軍用微量CO氣體清除設(shè)備的發(fā)展,介紹了所研制的一種常溫型PC催化劑及采用該催化劑設(shè)計的CO清除設(shè)備,與國內(nèi)同類設(shè)備相比,具有催化劑常溫(25℃)活性高、抗背景氣體強抗水能力強、使用壽命長等特點關(guān)鍵詞PtC催化氧化試驗研究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概述劑,采用了適當?shù)奶幚砉に?成功地解決了常溫催化劑在載人封閉體系的應(yīng)用問題,載人封閉體系(如:飛機,潛艇,航天器等)中微量CO氣體濃度是環(huán)境衛(wèi)生必須控制的重要2技術(shù)原理指標之一。CO氣體的產(chǎn)生主要有兩種途徑,一種PLC催化劑是一種以金屬鈀為活性物質(zhì)、以是燃料的不完全燃燒,另外就是在人的正常新陳活性炭為載體的催化劑。活性炭是多孔性物質(zhì)代謝過程中會產(chǎn)生微量的CO氣體。在載人封閉它的比表面積每千克一千平方米以上。當它用適體系中清除一氧化碳氣體常常采用的有兩種方案,當?shù)幕瘜W方法附載上鈀以后,由于炭的比表面積即霍加里特催化劑法或者高溫燃燒法。這兩種技大,可使鈀的晶粒得到高度分散,鋪成一層很薄術(shù)需要較高的反應(yīng)溫度和復(fù)雜的處理工藝,在清的鈀原子層。當空氣中一氧化碳和氧氣接觸到催除一氧化碳性能方面已漸漸不能滿足特定場合的化劑表面時,與鈀原子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)形成絡(luò)合物使用要求發(fā)生接觸催化反應(yīng),最后生成二氧化碳逸到空氣在一氧化碳低溫(≤100℃)催化氧化領(lǐng)域,中去。其反應(yīng)機理如下經(jīng)過多年的研究,已經(jīng)發(fā)展出多種具有CO氧化CO+M---MCO(equilibrium)性能的催化劑,而且針對工業(yè)領(lǐng)域也有了廣泛的O2+2M2M0應(yīng)用,如在CO2激光器中氣體的純化,CO氣體探MCO+MO—CO2+2M測器材料、呼吸用氣體凈化裝置、煙草降害等方面都有所應(yīng)用。但這些應(yīng)用,在CO常溫下氧化☆施紅旗1973年生,大學,工程師轉(zhuǎn)化、催化劑使用壽命、抗水性能、抗硫化物和堋八大田乒33棟1樓3號鹵化物中毒方面或在催化反應(yīng)活性等方面均存在中國煤化工或多或少的問題。而本文介紹了一種PUC催化CNMHG潔凈與空調(diào)技術(shù)CC&AC2005年第1期新材料新設(shè)備·45MO+Mv-Myo+M設(shè)計了兩種CO催化氧化工藝。第一種工藝為MvO+MC0-CO,+Mv+M試驗氣體→增壓風機→初濾器→P/C催化劑;第式中二種工藝為:試驗氣體→增壓風機→初濾器→椰M—金屬鈀表面空位殼炭保護層→PtC催化劑。為了去除有機分子及MCO和MO—吸附CO和吸附0某些氣味分子對PvC催化劑的毒化作用,在第My—金屬鈀表面下層金屬空位種工藝種特別設(shè)計了對有機分子和氣味分子有高MvO一表面下層被氧占據(jù)的Mv位效吸附作用的椰殼炭保護層即在催化劑表面CO氧化反應(yīng)進行的同時4.2抗背景氣體試驗研究表現(xiàn)吸附0還會嵌入表面下層金屬鈀原子并占據(jù)載人封閉體系背景氣體的主要成分為二氧化其氧空位,這種表面下層金屬空位可以通過其吸硫(SO2)、硫化氫(HS)、丙酮( CH3COCH3)附的O與表面CO反應(yīng)后重新生成,一般來講,乙醇(CHCH2OH)、氟里昂F12(CC12F2)、甲烷這種反應(yīng)比表現(xiàn)反應(yīng)慢得多。有研究表明,與單CH)、二氧化碳(CO2)等。在試驗中設(shè)計背景貴金屬催化劑相比,負載型貴金屬催化劑可使氣體濃度范圍為環(huán)境衛(wèi)生學容許濃度至容許濃度CO氧化反應(yīng)在相對較低的溫度下進行的5倍或10倍,其余為空氣和一氧化碳。PUC催化劑的清除效率與空氣流過催化劑的實驗結(jié)果表明,對催化劑中毒敏感的背景氣空速、反應(yīng)溫度、空氣相對濕度、空氣中氧的含體成分是HS和C2HOH,此兩種氣體的存在會對量和一氧化碳的含量有關(guān)催化劑的催化性能造成不同程度的影響。隨著HS3新型Pt/C催化劑的研制和CHOH氣體濃度的增大,一氧化碳的凈化率會降低。但是,如果在催化床層之前加上一定量的現(xiàn)有的浸漬炭一般都是針對陸用環(huán)境條件,經(jīng)過處理的活性炭以作保護層,則催化劑對一氧滿足陸用防護器材的使用,對于象海上等特殊的化碳的凈化率可以維持在100%。而其它背景氣體高濕高鹽環(huán)境條件,還沒有進一步的研究。為了成分(如SO2、CH3COCH3、F12、CH4、CO2等)在提供一種適用于類似海上環(huán)境條件的P/C催化“標準”容許的濃度下對催化劑的性能幾乎沒有影劑,我們開展了新型高型高濕抗陳化浸漬PC催響。在室溫和適宜的空速(10000-12000hr,空化劑的研制。速=風量/催化劑體積)條件下,該催化劑對一氧研制一種新型催化劑,影響因素比較多,對化碳有著較高的凈化率;在相當寬的相對濕度范于浸漬型PC催化劑來說,就是要選擇最合適的圍(10%-90%)內(nèi),該催化劑均可以保持良好的活性炭載體、最佳的活性組分配方和最優(yōu)的制備催化性能。即此催化劑在常溫及背景氣體環(huán)境下工藝。活性炭對于負載于其上的活性組分P,應(yīng)具備了活性高、抗?jié)裥詮姷膬?yōu)點。試驗結(jié)果如圖當具有比表面積大、孔隙分布合理的特點。通過1-10所示。正交實驗法確定浸漬炭的活性組分含量及配比。44壽命考核試驗確定出活性炭載體和活性組分配方后,對制備工采用上述檢測氣體及微量一氧化碳為主要成藝進行了大量的試驗研究。浸漬型P/C催化劑的分的環(huán)境背景氣體,運行45天,每隔24小時測制備工藝包括浸漬和煅燒活化兩個過程,其工藝次入口、出口一氧化碳的濃度,記錄下來并算流程為:基炭→預(yù)處理→烘干→浸漬→陰千→活出凈化率。試驗結(jié)果表明,在實驗室條件下運化→成品。通過在浸漬過程中添加良好的助劑,45天,催化劑活性未見明顯變化,凈化率均在在煅燒過程中控制活化條件等措施,使制備的P95%以上,說明只要有一定的保護層存在,背景C催化劑防護時間更長,抗毒性能更高。氣體對催化率沒有明顯的影響。試驗結(jié)果如圖114試驗研究所示。4.3試驗中問題及分析處理4.1CO催化氧化工藝在一氧化中國煤化工空速達到為了驗證所研制的新型PLC催化劑的性能,1500r后,丬HCNMHG此后凈化46·新材料新設(shè)備潔凈與空調(diào)技術(shù)CC&AC2005年第1期200000020濃度(ppm)濃度(ppm)圖1不同烴類(CH4)濃度對CO凈化率的影響圖2不同F(xiàn)2濃度對CO凈化率的影響00000008瓣變m08999有保護層100000.204濃度(p圖3不同CO2濃度對CO凈化率的影響圖4不同HS濃度對CO凈化率的影響無保護層有保護層央20濃度(ppm)溫度(℃)圖5不同C2HOH濃度對CO凈化率的影響圖6不同環(huán)境溫度對CO凈化率的影響10060400200004000060000相對濕度(%)空速(hr2圖8不同相對濕度對CO凈化率的影響圖7不同空速對CO凈化率的影響求0濃度(ppm)濃度(Ppm)圖9不同SO2濃度對CO凈化率的影響圖10不同 CH COCH濃度對CO凈化率的影響效率隨風量增大而下降,且下降趨勢較明顯。在盒中的催化劑:中國煤化工下,風量查找高空速條件下凈化效率下降原因時,發(fā)現(xiàn)濾增大時,極易出CNMHG丌牙爛現(xiàn)象,引潔凈與空調(diào)技術(shù)CC&AC2005年第1期新材料新設(shè)備·47溫度=皇溫“相對濕度=60%10C80貴60擦123579111315171921232527293133353739414345時間(大)圖1145天壽命考核試驗起效率降低;另外,由于裝填松散,催化劑裝填等特點,采用適當?shù)腃O催化氧化處理工藝后重量不夠,在空氣循環(huán)量一定時相應(yīng)的空速將増其眢項技術(shù)指標均能夠滿足適應(yīng)海上髙濕度環(huán)境大。從催化化學上考慮,一氧化碳在催化劑上有條件的要求。效轉(zhuǎn)化為二氧化碳需要一定的接觸時間,若空速參考文獻太大,在一定載面積下線速度亦太大,即一氧化1畢玉水,呂功煊.一氧化碳低溫催化氧化研究進展碳與催化活性中心的接觸時間太短,故其催化率2朱樂天室內(nèi)空氣污染控制北京:化學工業(yè)出版社,下降,凈化效率也相應(yīng)下降。這充分證明,催化2003劑裝填松緊度對凈化效率有明顯影響,因此應(yīng)嚴3 Roark, Shane E. Low -Temperature CatalyticOxidation of Airborne Organic Materials格控制催化劑裝填工藝。4 Chul Wee Lee. Catalyt5結(jié)論Monoxide at Low Temperature over Pd-Cu Loaded PorouSupports通過對新型常溫型PtC催化劑的抗背景氣體5 Seok-Joon Park. Comparative Oxidation of Carbon研究和壽命考核試驗研究結(jié)果來看,該型催化劑 Monoxide over Supported Catalysts具有常溫活性高、“抗毒”能力強、使用壽命長+““+“+“+“+“十…+““+…##+#“+““+“+““+…+(上接第43頁)們調(diào)查的結(jié)果看,仍有62.3%的室內(nèi)甲醛超標2趙淑華,李景舜等居室空氣甲醛污染及對健康的影這說明真正治理甲醛等室內(nèi)污染,是一個復(fù)雜的響中國衛(wèi)生工程學2002103)系統(tǒng)工程,面臨的困難還很多,必須加強政府部3吳珉張旭建,等到內(nèi)甲醛污染及治理污染防治門、檢測治理單位、多種學科、相關(guān)商家和業(yè)主技術(shù)2001544647等的通力協(xié)作,共同關(guān)主,共同參與,才能有一4金銀龍等.《室內(nèi)空氣質(zhì)量標準》實施指南2003年月,中國標準出版社個健康清新的居住、生活場所5匙偉杰醛清除劑的研制.河北省科學院學報參考文獻003,20(4):2431朱能王侃紅.田哲空調(diào)系統(tǒng)在病態(tài)建筑中的特性分中國煤化工析暖通空調(diào).199929(2):11-1:CNMHG