[發明專利]一種生物質炭脫硝催化劑及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201710062599.5
• 申請日: 2017-01-23
• 公開（公告）號: CN106732511B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 束韞;田剛;張凡;鄧雙;劉宇;張辰;崔宇韜
• 申請（專利權）人: 中國環境科學研究院
• 主分類號: B01J23/04
• 分類號: B01J23/04;B01J37/02;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 劉秀青;熊國裕

本發明公開了一種生物質炭脫硝催化劑及其制備方法和應用。該生物質炭脫硝催化劑：生物質炭和鉀元素，其中生物質炭的含量為催化劑總質量的92.0?98.5％；鉀元素的含量為催化劑總質量的1.5?8.0％。其制備方法為：將生物質原料破碎研磨制成20?40目的生物質粉末，在氮氣氣氛下，加熱至700?900℃，保持3?5小時，得到生物質炭；將得到的生物質炭研磨至100?200目，在硝酸溶液中浸泡1?3小時后，于180℃干燥6?8小時，得到改性生物質炭；稱取乙酸鉀顆粒制備乙酸鉀溶液；將改性生物質炭浸漬于乙酸鉀溶液中，在室溫條件下攪拌3?7小時，經干燥后在氮氣氣氛下500?600℃煅燒3?4小時，得到生物質炭脫硝催化劑。該催化劑成本低廉，在300?400℃溫度區間，脫硝率能夠達到80?88％，而炭消耗僅為4?8％。

技術領域

本發明涉及一種生物質炭脫硝催化劑及其制備方法和應用，屬于大氣污染治理技術領域。

背景技術

氮氧化物(NO_x)是大氣的主要污染物，它不僅會引起酸雨、光化學煙霧等破壞地球生態環境的一系列問題，而且還嚴重危害人體健康。因此，如何有效地消除NO_x已成為目前環保領域中的一個重要課題。還原法脫除NO_x是目前主要采用的一種煙氣脫硝方法，可以采用的還原劑有氨、一氧化碳和氫氣等。其中，氨法選擇性催化還原技術(SCR)由于成熟和高效已成為火力發電廠等固定源主流的脫硝技術。然而，該類技術普遍存在因還原劑的泄露或“逃逸”等引起的一系列環境問題。

炭還原脫硝技術是利用炭作為還原劑，直接還原煙氣中的NOx。該技術通常采用煤焦作為還原劑，成本低廉，不需要額外添加還原劑，且所需裝置結構簡單，是一種極具有潛力的煙氣脫硝技術。一般地，煙道氣中一般含3-8％氧氣，在炭還原NO_x的同時，炭與氧氣也會發生化學反應，此時炭被大量消耗。因此如何提高炭材料在貧燃環境中還原NO_x的選擇性是該技術能否廣泛應用的關鍵。

另一方面，生物質作為一種具有低硫低氮、高灰焦活性的可再生資源，近年來得到了世界各國的普遍關注，對其燃燒、熱解及炭化等特性的研究也成為當前能源與環境領域的熱點問題。我國是一個生物質資源非常豐富的國家，但大部分生物質都沒有被有效利用，造成了嚴重的資源浪費。

發明內容

本發明目的在于提供一種生物質炭脫硝催化劑，該催化劑成本低廉，且來源豐富、工業化應用安全性高。

本發明的另一目的在于提供所述生物質炭脫硝催化劑的制備方法，制備過程環境友好。

本發明的又一目的在于提供所述生物質炭脫硝催化劑的應用。本發明的生物質炭脫硝催化劑中生物質炭既是催化劑載體，又是還原劑，負載的活性組份為堿金屬鉀，能夠在貧燃環境中獲得較高的氮氧化物還原率和較低的炭消耗率。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種生物質炭脫硝催化劑，該催化劑包括組分：生物質炭和鉀元素。

其中，生物質炭的含量為催化劑總質量的92.0-98.5％；鉀元素的含量為催化劑總質量的1.5-8.0％。

一種所述生物質炭脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)生物質炭的制備

將生物質原料破碎研磨制成20-40目的生物質粉末，然后，將生物質粉末加入到炭化爐中，氮氣氣氛下，加熱至700-900℃，保持3-5小時，得到生物質炭；

(2)生物質炭的改性

將步驟(1)得到的生物質炭研磨至100-200目，在質量百分濃度為10-40％的硝酸溶液中浸泡1-3小時后，于180℃干燥6-8小時，得到改性生物質炭；

(3)乙酸鉀溶液的制備