[發(fā)明專利]一種以鎢酸化氧化鋯為載體的脫硝催化劑及其制備與應(yīng)用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410115029.4
• 申請日: 2014-03-25
• 公開（公告）號: CN103920488A
• 公開（公告）日: 2014-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳雄波;岑超平;方平;唐志雄;曾文豪
• 申請（專利權(quán)）人: 環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 張燕玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種以鎢酸化氧化鋯為載體的脫硝催化劑及其制備與應(yīng)用。

背景技術(shù)

生物質(zhì)燃燒被認為是化石燃料的替代者之一，可以降低二氧化碳排放。世界范圍內(nèi)，有多個國家提出了發(fā)展生物質(zhì)燃料的明確目標，如：根據(jù)歐盟早年規(guī)劃到2010年，生物質(zhì)供熱和發(fā)電燃料中生物質(zhì)占10%。生物質(zhì)鍋爐近年在我國亦發(fā)展迅猛，根據(jù)我國《可再生能源中長期發(fā)展規(guī)劃》，到2020年，生物質(zhì)發(fā)電總裝機容量將達到3000萬千瓦，生物質(zhì)固體成型燃料年利用量將達到5000萬噸。生物質(zhì)燃燒將不可避免地產(chǎn)生氮氧化物（NOx），造成環(huán)境污染。

水泥行業(yè)是我國重要的基礎(chǔ)行業(yè)，但同時也是氮氧化物控制的重點行業(yè)，2010年全國水泥行業(yè)的NOx排放量約占我國NOx工業(yè)源排放總量的10%，已成為居電站鍋爐和工業(yè)鍋爐后的第三大固定排放源。NOx的排放問題已成為水泥行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。

選擇性催化還原（SCR）技術(shù)是固定源NOx控制的首選技術(shù)，V₂O₅（WO₃）/TiO₂是應(yīng)用最多的商用脫硝催化劑。業(yè)內(nèi)一直把脫硝效率、選擇性、穩(wěn)定性、機械強度、SO₂氧化率作為脫硝催化劑最重要的性能評價指標，然而，隨著SCR技術(shù)在生物質(zhì)電廠和水泥行業(yè)的應(yīng)用，催化劑對堿金屬和堿土金屬的抗性也成為重要的性能評價指標。生物質(zhì)鍋爐和水泥窯煙氣中堿金屬和堿土金屬含量遠高于燃煤電廠，脫硝催化劑在堿金屬和堿土金屬的作用下迅速失活。近幾年，國內(nèi)外學者陸續(xù)報道了釩類、鈰類、錳類、鐵類等催化劑的堿金屬、堿土金屬中毒現(xiàn)象，引起了廣泛關(guān)注。如：在美國某個燃用廢木料和PRB煤（與我國神府煤的煤質(zhì)相近）的鍋爐上，釩類催化劑每千小時的失活速率高達18%，其主因是堿金屬和堿土金屬硫酸鹽的沉積、生長。關(guān)于失活機理，早期的研究大多歸因于催化劑表面酸性位的破壞和孔道堵塞，后來的研究發(fā)現(xiàn)活性物質(zhì)與毒物結(jié)合后氧化還原能力的下降也是重要原因。

為適應(yīng)生物質(zhì)鍋爐和水泥窯脫硝的技術(shù)需求，開發(fā)具有優(yōu)異堿金屬/堿土金屬抗性的催化劑意義重大。中國專利CN102658172A公開了一種以硫酸化的氧化鋯為載體、以稀土金屬氧化物為活性組分、以過渡金屬氧化物為助催化劑的脫硝催化劑，該催化劑具有很好的抗堿金屬和堿土金屬中毒性能。中國專利CN102500358B公開了一種以質(zhì)子化的鈦納米管為載體、金屬氧化物為活性物質(zhì)和助催化劑的脫硝催化劑，該催化劑對堿金屬和堿土金屬中毒具有特別優(yōu)良的抗性。上述專利公開的催化劑均具有優(yōu)異的堿金屬/堿土金屬抗性，均為成功案例，然而為了增強穩(wěn)定性、機械強度、SO₂氧化率等性能，往往需要添加助催化劑，導致催化劑的制備工藝較為復雜。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種以鎢酸化氧化鋯為載體的脫硝催化劑。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述以鎢酸化氧化鋯為載體的脫硝催化劑的制備方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述以鎢酸化氧化鋯為載體的脫硝催化劑的應(yīng)用。

為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種以鎢酸化氧化鋯為載體的脫硝催化劑，所述脫硝催化劑以鎢酸化的氧化鋯為載體，以氧化鈰和五氧化二釩為活性組分；所述載體中鎢和鋯的摩爾比為0.6～5；所述活性組分鈰和釩的摩爾比為0.05～20。

優(yōu)選的，所述活性組分在脫硝催化劑中的質(zhì)量分數(shù)為0.1～15%。

上述以鎢酸化氧化鋯為載體的脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）將鋯的前驅(qū)體和鎢的前驅(qū)體溶于水中，制得前驅(qū)體溶液；然后往前驅(qū)體溶液中加入氨水，將溶液pH值調(diào)節(jié)為8～9，攪拌2～6h后靜置2～48h備用；

（2）將步驟（1）靜置后的反應(yīng)液過濾，取沉淀物，然后將其在60～120℃烘干，再于400～800℃焙燒2～12h，制得鎢酸化氧化鋯，最后將其研磨成粉末；

（3）將釩的前驅(qū)體用飽和的草酸溶液溶解，將鈰的前驅(qū)體用水溶解，然后將兩種溶液混合，得到前驅(qū)體混合溶液；再將步驟（2）制得的鎢酸化氧化鋯粉末加入前驅(qū)體混合溶液中，攪拌浸漬2～48h，在60～120℃烘干后，于400～800℃焙燒2～12h，得到所述以鎢酸化氧化鋯為載體的脫硝催化劑。

優(yōu)選的，所述鋯的前驅(qū)體為硝酸氧鋯、氯化氧鋯和碳酸鋯中的一種。

優(yōu)選的，所述鎢的前驅(qū)體為仲鎢酸銨或鎢酸。

優(yōu)選的，所述釩的前驅(qū)體為偏釩酸銨。