[發明專利]一種用于煙氣脫硝的赤泥負載氧化釩催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201610166654.0
• 申請日: 2016-03-23
• 公開（公告）號: CN105749919A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 齊蕾;湯琦
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: B01J23/847
• 分類號: B01J23/847;B01J37/00;B01J37/03;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 濟南譽豐專利代理事務所(普通合伙企業) 37240
• 代理人: 李茜

技術領域

本發明涉及用于煙氣脫硝的赤泥負載氧化釩催化劑及其制備方法。

背景技術

氮氧化物是形成霧霾的主要污染物之一，也是造成酸雨和光化學煙霧的主要污染物，對生態環境和人體健康危害極大。氮氧化物排放主要來自固定源（如大型燃煤電廠的煙氣）和移動源（如機動車尾氣）。隨著我國經濟的飛速發展，以煤為主要燃料的能源格局和快速發展的汽車工業，直接導致我國近年來氮氧化物排放量急劇增加。面對日益嚴重的環境污染形勢，如何有效去除氮氧化物（NO_x），減少霧霾，成為當今環境保護的重要課題。氨選擇性催化還原技術（NH₃-SCR）由于具有脫硝效率高、運行費用相對較低等優點，被廣泛用于工業鍋爐和電站機組中的脫硝處理。NH₃-SCR技術的關鍵核心是NH₃-SCR催化劑體系。目前，工業化應用的NH₃-SCR催化劑主要是V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化劑，但是該類催化劑體系仍然存在操作溫度窗口較窄、熱穩定性低、成本高等不足，這些不足制約了該類催化劑在實際燃煤電廠煙氣和機動車尾氣凈化中的廣泛應用。因此，開發一類低溫活性高、熱穩定性高、成本低的催化劑用于氮氧化物消除，具有重要的科學意義和實際生產價值。

赤泥是煉鋁過程中排出的一種強堿性固體廢棄物，平均每生產1噸氧化鋁就會有0.5~2噸的赤泥產生，目前我國累計赤泥堆存量已達幾億噸。赤泥在堆放過程中除了占用大量土地資源外，赤泥中的化學成分還會入滲土地導致土地堿化、地下水污染等，小粒度的赤泥易形成粉塵從而污染空氣。隨著赤泥的堆存量不斷增加，所引起的環境污染也越來越嚴重，赤泥綜合利用成為了煉鋁工業一項急需解決的難題。關于赤泥的綜合利用主要有三個方向：（1）將赤泥作為生產建筑材料和陶瓷制品的原材料；（2）對赤泥中鐵、鋁、鈦等元素進行回收再利用；（3）利用赤泥作吸附劑、絮凝劑、催化劑等對環境污染問題進行治理。其中以赤泥為基礎制備催化劑進行環境污染治理，是一種有效增加廢棄物有效價值的方法。赤泥本身含有多種組份，其中氧化鐵、氧化鈦等具有脫硝活性，氧化鋁、氧化硅是常用的脫硝催化劑載體，因此可以以赤泥為基礎制備脫硝催化劑，達到以廢治廢的目的。此外，我們研究發現以赤泥作為載體，氧化釩為活性組分制備的赤泥負載氧化釩催化劑在NH₃-SCR反應中比單純的赤泥催化劑具有更顯著的優勢，而赤泥負載氧化釩催化劑也可以解決V₂O₅-WO₃(或MO₃)/TiO₂催化劑的高溫失活、成本高等缺點。

我們通過一種簡便的制備方法，以工業廢渣赤泥為原料，成功制備了一系列具有較高脫硝活性的赤泥負載氧化釩催化劑，并在NH₃-SCR催化反應中表現出優異的催化性能。同時，本催化劑所用原料廉價易得，制備方法簡便快捷，能耗少，環境污染小，具有以廢治廢的效果，在NH₃-SCR催化脫硝領域有著潛在的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種赤泥負載氧化釩催化劑及其制備方法和用途。以活化赤泥為載體，采用簡單的浸漬法，所制備的催化劑材料具有熱穩定性高、NH₃-SCR性能好等特點。

本發明的原理如下：赤泥自身含有多種金屬氧化物組份，其中氧化鐵、氧化鈦等具有脫硝活性，氧化鋁、氧化硅等是良好的脫硝催化劑載體。鑒于原赤泥含有大量的堿金屬氧化物，而堿金屬氧化物會導致脫硝催化劑中毒失活，因此我們采取酸硝化-堿沉淀法對赤泥進行活化處理，處理后的赤泥中堿金屬含量極低，比表面積增加。我們以活化赤泥為載體，利用活性組分和載體的相互作用，通過浸漬法使活性組分氧化釩在赤泥載體表面高分散，制備赤泥負載氧化釩催化劑。

本發明的技術方案如下：

一種赤泥負載氧化釩催化劑，以活化赤泥為載體，負載活性組分氧化釩后，氧化釩主要以高分散的形式負載在赤泥表面。

一種制備上述的赤泥負載氧化釩催化劑的方法，由如下步驟組成：