[發(fā)明專利]一種多壁納米碳管催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580054141.4
• 申請(qǐng)日: 2015-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN107107038B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪黎東;楊玉;許佩瑤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)(保定)
• 主分類號(hào): B01J23/75
• 分類號(hào): B01J23/75;B01J23/889;B01D53/78;B01D53/86;B01D53/50
• 代理公司: 11246 北京眾合誠成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張文寶

本發(fā)明屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多壁納米碳管催化劑及其制備方法和應(yīng)用。所述催化劑以多壁納米碳管為載體，以硝酸鈷和硝酸錳為催化活性物質(zhì)。制備方法為：將多壁納米碳管用硝酸回流改性，抽濾洗滌至中性后干燥，再浸漬于硝酸錳和硝酸鈷的混合溶液中，超聲分散、干燥、研磨，在N₂氣氛下焙燒，得到所述多壁納米碳管催化劑。本發(fā)明催化劑用量少、易回收，催化效果顯著，無二次污染，可廣泛應(yīng)用于燃煤煙氣脫硫的副產(chǎn)物氧化系統(tǒng)；可在原有氧化工藝基本不變的情況下，使亞硫酸鹽氧化速率提高50％以上。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煙氣脫硫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多壁納米碳管催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

SO₂是造成酸雨和灰霾等污染現(xiàn)象的重要前驅(qū)物，近年來對(duì)我國大氣環(huán)境造成了巨大危害。濕法煙氣脫硫是目前最經(jīng)濟(jì)有效的脫硫工藝，但由于副產(chǎn)物亞硫酸鹽的氧化反應(yīng)速率相對(duì)緩慢，導(dǎo)致脫硫副產(chǎn)物回收工藝的投資和能耗比較高，且亞硫酸鹽氧化不充分的現(xiàn)狀也容易引起系統(tǒng)結(jié)垢、堵塞、產(chǎn)物品質(zhì)低、排放液二次污染等問題。

目前解決脫硫系統(tǒng)氧化能力不足的主要手段是添加金屬離子態(tài)催化劑以提高亞硫酸鹽的氧化速率。但由于催化劑均以溶液形式加入脫硫漿液，導(dǎo)致應(yīng)用過程的運(yùn)行成本較高；且催化劑難以回收，必將引起脫硫副產(chǎn)品及外排液中出現(xiàn)重金屬二次污染現(xiàn)象；催化劑的應(yīng)用和推廣受到了極大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有液相金屬離子催化劑的不足，本發(fā)明提供了一種多壁納米碳管催化劑及其制備方法和應(yīng)用，具體技術(shù)方案如下：

一種多壁納米碳管催化劑，所述催化劑以多壁納米碳管為載體，以硝酸鈷和硝酸錳為催化活性物質(zhì)。

優(yōu)選地，所述多壁納米碳管為以下四種尺寸：(1)直徑:10‐20nm,內(nèi)徑:5‐10nm,管長:10‐30μm；(2)直徑:>20‐30nm,內(nèi)徑:5‐10nm,管長:10‐30μm；(3)直徑:>30‐50nm,內(nèi)徑:5‐12nm,管長:10‐20μm；(4)直徑:>50nm,內(nèi)徑:5‐15nm,管長:10‐20μm。

如上所述催化劑的制備方法，將多壁納米碳管用硝酸回流改性，抽濾洗滌至中性后干燥，再浸漬于硝酸錳和硝酸鈷的混合溶液中，超聲分散、干燥、研磨，在N₂氣氛下焙燒，得到所述多壁納米碳管催化劑。

具體步驟如下：

(1)將多壁納米碳管浸泡于硝酸溶液中攪拌，加熱回流5～7h，抽濾洗滌至中性，干燥，得到改性的多壁納米碳管；

(2)將改性的多壁納米碳管浸漬于硝酸錳和硝酸鈷的混合無水乙醇溶液中，電磁攪拌2～3h；

(3)將步驟(2)得到的多壁納米碳管超聲分散20～40min，干燥；

(4)將步驟(3)得到的多壁納米碳管研磨，在N₂氣氛保護(hù)中焙燒，得到所述多壁納米碳管催化劑。

優(yōu)選地，所述混合無水乙醇溶液中，硝酸錳的濃度為0.001‐0.072mol/L，硝酸鈷的濃度為0.0019‐0.068mol/L；硝酸錳和硝酸鈷的摩爾比為(0.05～0.95)：1。

優(yōu)選地，步驟(1)和(2)中使用磁力攪拌器攪拌，轉(zhuǎn)速為100r/min。

優(yōu)選地，步驟(1)和(3)中干燥溫度為80～120℃，時(shí)間2～3h；步驟(4)中焙燒溫度為400～500℃，時(shí)間3～5h。

如上所述催化劑的應(yīng)用：將所述催化劑加入至濕法脫硫系統(tǒng)的吸收漿液中，進(jìn)行亞硫酸鹽的氧化反應(yīng)；所述吸收漿液中，亞硫酸鹽的濃度為10g·L^‐1‐160g·L^‐1。

優(yōu)選地，所述亞硫酸鹽為亞硫酸鎂。