[發(fā)明專利]一種催化劑及其制備方法和用途

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310026504.6
• 申請日: 2013-01-24
• 公開（公告）號: CN103071485A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐曉龍;康東娟;易紅宏;寧平;趙順征;李凱;王川;孫鑫
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01D53/90;B01D53/56;C01C1/18
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種催化劑及其制備方法和用途，屬于催化劑領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和大量化石燃料的使用，氮氧化物（NO_X）污染所引起的光化學(xué)煙霧、酸雨等環(huán)境問題日益突出，環(huán)境形勢日益嚴(yán)峻。火電廠及其它工業(yè)燃燒裝置等固定源尾氣是大氣中NO_X的主要來源之一，其中NO占NO_X總量的90～95%。隨著NO_X排放法律法規(guī)逐漸嚴(yán)格化，煙氣NO_X的脫除技術(shù)也日益受到了人們的重視。目前較為關(guān)注的NO_X脫除技術(shù)有選擇性催化還原法、吸收法、吸附法等。

目前多采用NH₃選擇性催化還原法來脫除煙氣中NO_X，該法運行穩(wěn)定，選擇性好，脫除率高。中國專利CN1413765A中公開了一種以氨為還原劑將氮氧化物選擇性催化還原為氮氣的催化劑，該催化劑以氧化鋁為載體，主要活性組分為銅（0.5～30%，以金屬計的質(zhì)量比）和錳（0.1～10%，以金屬計的質(zhì)量比），該催化劑在150～300℃的反應(yīng)溫度下，NO的轉(zhuǎn)化率達(dá)67～98%。選擇性還原法雖然脫除率高，但該法須嚴(yán)格控制還原劑NH₃的用量，且催化反應(yīng)溫度較高，已商業(yè)化的催化劑價格較高，使得該系統(tǒng)投資、運行費用昂貴，此外還需考慮NH₃的儲存、防腐、防泄漏等問題。吸收法脫硝技術(shù)成熟，工藝簡單，設(shè)備運轉(zhuǎn)穩(wěn)定，已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化應(yīng)用程度。但該技術(shù)的NO_X脫除效率較低、能耗高，吸收廢氣后的溶液不易處理、易造成二次污染。此外，吸收劑、氧化劑、還原劑的費用較高，不適用于煙氣中低濃度NO_X的脫除。吸附法利用吸附劑吸附煙氣中的NO_X，脫除率高，可實現(xiàn)NO_X的回收利用，但吸附劑用量大，設(shè)備龐大，投資和運行費用高。

選擇性催化氧化法是指先將NO部分地選擇性催化氧化為NO₂，再用濕法脫硫的吸收劑吸收，實現(xiàn)濕法同時脫硫脫氮。目前第二步的吸收技術(shù)已較為成熟，第一步的NO轉(zhuǎn)化為NO₂的催化氧化技術(shù)才是關(guān)鍵和難點。在此技術(shù)的研究過程中，一些學(xué)者認(rèn)為不宜追求過高的NO_X氧化度，只需定量地將煙氣中的部分NO氧化為NO₂，使NO氧化度達(dá)到50～60%，此時NO_X的吸收反應(yīng)將按NO和NO₂等分子吸收，相當(dāng)于是吸收N₂O₃，這時的吸收速率和吸收效率最高，對應(yīng)所需的氧化反應(yīng)溫度也不高，容易實現(xiàn)，且能耗較低。中國專利CN101028596公開了一種煙氣催化氧化脫硝工藝，其特點在于采用以TiO₂或ZrO₂-TiO₂為載體，Co為活性組分的催化劑，不需要外加氧化劑，直接利用煙氣本身含有的氧氣即可將NO部分氧化為NO₂（氧化度為40～60%），再利用堿液吸收脫硝，即可實現(xiàn)脫硝產(chǎn)物的資源化回收利用。

常見的負(fù)載型催化劑制備方法為浸漬法、溶劑熱法、溶膠凝膠法或和共沉淀法等，而關(guān)于采用液相沉積法制備的催化劑用于煙氣脫硝的研究較少，因此，隨著NO_X排放量的日益增多，研究和開發(fā)出具有低溫高活性的NO_X催化劑具有重要的經(jīng)濟(jì)意義和實際意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種催化劑的制備方法，具體操作如下：

1、載體預(yù)處理

將載體活性炭破碎至40～60目，依次浸于質(zhì)量百分比濃度為30-50%硝酸、質(zhì)量百分比濃度為10-30%乙醇、蒸餾水中，室溫下分別超聲洗滌20～40min，然后于100～120℃下恒溫干燥1～3h；

2、活性組分負(fù)載

將乙酸錳鹽與水混合制成濃度為0.01～0.05mol/l的溶液Ⅰ；將質(zhì)量百分比濃度為10～40%的氫氟酸溶液加入到溶液Ⅰ中制得混合液Ⅱ，其中F^-：Mn²⁺摩爾比為3～5；將市購氨水加入到混合液Ⅱ中，制得混合液III，并控制混合液III的pH為8.4～10.1；