[發明專利]Cu-Fe-ZSM-5-凹土復合煙氣脫硝催化劑的制備方法

有效

• 申請號: 201310371632.4
• 申請日: 2013-08-23
• 公開（公告）號: CN103447079A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 蔣金龍;楊勇;陳韜宇;錢運華;固旭;陳靜
• 申請（專利權）人: 淮陰工學院
• 主分類號: B01J29/46
• 分類號: B01J29/46;B01D53/90;B01D53/56
• 代理公司: 淮安市科翔專利商標事務所 32110
• 代理人: 韓曉斌

技術領域

本發明涉及一種以凹土為原料制備煙氣脫硝催化劑的方法，具體地說是一種凹土經煅燒、酸化、原位水熱合成ZSM-5沸石，隨后添加凹土、銅鹽和鐵鹽混合液制備Cu-Fe-ZSM-5-凹土復合煙氣脫硝催化劑的方法。

背景技術

NO_x是大氣主要污染物之一，其來源主要是機動車尾氣和燃煤電廠的排放。隨著國家對環保問題的重視，其排放標準越來越嚴格。選擇性還原（SCR）脫硝技術是國內外應用最廣、最經濟、高效的NO_x控制技術。該技術的核心是脫硝催化劑。現有工業應用的脫硝催化劑以TiO₂為載體負載V₂O₅活性組分和WO₃助劑，存在價格貴，反應煙氣溫度偏高的缺點。為降低成本，廉價材料如黏土礦物（?ZL102389791A）、活性炭（ZL03145680.4）和粉煤灰（ZL200310100420.9）等被用做載體負載金屬氧化物開發高活性低溫SCR脫硝催化劑。

凹凸棒石黏土（簡稱凹土）也可用做載體制備脫硝催化劑，如負載TiO₂和活性組分（CN101862648A），或者與粉煤灰復合（CN102000564A）負載MnO_x，活性炭（CN102744075A）、沸石-活性炭（CN102744095A）復合負載CuO制備脫硝催化劑。與凹土相比，ZSM-5沸石具有更高的比表面積，常用做SCR脫硝催化劑載體（Catalysis?Communications，2009，1859～1863；Applied?Catalysis?B:?Environmental，2010，97，333～339），具有較好的脫硝效果。

發明內容

本發明的目的是：提供一種Cu-Fe-ZSM-5-凹土復合煙氣脫硝催化劑的制備方法，以凹土為原料，經煅燒、酸活化處理，再采用模板劑水熱合成ZSM-5沸石，隨后添加凹土、銅鹽和鐵鹽混合液回流處理，最后煅燒制備Cu-Fe-ZSM-5-凹土復合煙氣脫硝催化劑，工藝簡單，生產成本低，SCR脫硝催化劑的效率高。

本發明的技術解決方案是：首先，凹土煅燒、熱酸液活化處理，添加堿液、有機模板劑，陳化、水熱晶化、抽濾、水洗、烘干、煅燒制備ZSM-5沸石；然后，將ZSM-5沸石、凹土、銅鹽和鐵鹽的混合液混合攪拌，加熱回流處理，烘干、擠條、煅燒成型制備Cu-Fe-ZSM-5-凹土復合煙氣脫硝催化劑。

本發明的催化劑的具體制備步驟如下：

（1）酸活化凹土：凹土600℃煅燒2h，按照固液質量體積比1:4加入3mol/L鹽酸溶液，置于玻璃反應釜中100℃加熱攪拌處理12h，抽濾，水洗多次，烘干；

（2）酸活化凹土按8%固液質量體積比加入0.2～0.4mol/L的NaOH溶液中，攪拌30min，隨后加入等體積濃度為20～60g/L的模板劑溶液，室溫下攪拌24h；所得混合物轉移到密封反應釜中，180?℃下水熱晶化48h，冷卻、抽濾、水洗、烘干、550℃煅燒3h，得到ZSM-5沸石；其中，模板劑為四丙基溴化銨、正丁胺或乙二胺；

（3）?配制硝酸銅和硝酸鐵的金屬鹽溶液，按照1:3:10的質量體積比將ZSM-5沸石、凹土和金屬鹽溶液混合，攪拌1h，加熱回流處理2h，烘干、擠條、500℃煅燒3h，得Cu-Fe-ZSM-5-凹土復合煙氣脫硝催化劑；硝酸銅為ZSM-5沸石和凹土總量的9.44～15.11%，硝酸鐵為ZSM-5沸石和凹土總量的7.21～18.04%。

本發明與現有技術相比：采用凹土煅燒再進行酸化處理，使凹土更易活化生成活性SiO₂，有利于生成高比表面積ZSM-5；廉價低品位凹土和模板劑為原料制備ZSM-5沸石，成本較低；凹土同時為粘結劑和催化劑的載體，提高凹土的使用價值；ZSM-5比表面積高，且對NO具有較好的吸附性能，提高催化劑對氣體的吸附和脫硝率；回流處理有利于Cu²⁺、Fe³⁺與載體進行離子交換，還在載體表面形成納米金屬氧化物粒子，提高催化劑脫硝活性；硝酸銅中摻入廉價硝酸鐵，保持脫硝性能的同時降低生產成本，獲得低成本高效脫硝催化劑。

具體實施方式

下面結合具體的實施例，進一步詳細地描述本發明；應理解，這些實施例只是為了舉例說明本發明的技術解決方案，而非以任何方式限制本發明的范圍。