[發明專利]一種鐵改性低溫脫硝SCR催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201810827437.0
• 申請日: 2018-07-25
• 公開（公告）號: CN108993528A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發明（設計）人: 歐陽峰;李登葵;洪德高;張長亮;邱露
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學深圳研究生院
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京冠和權律師事務所 11399
• 代理人: 朱健;陳國軍

本發明涉及環保技術和SCR催化劑領域，尤其涉及一種鐵改性低溫脫硝SCR催化劑及其制備方法以及其在煙氣處理中的應用。本發明鐵改性低溫脫硝SCR催化劑為MnCoCeFe氧化物催化劑，其是以二氧化鈦和100?200目的多孔硅膠球作為復合載體，經負載改性和硫酸化處理后制得的；其中負載改性是以錳鹽、鐵鹽、鈰鹽、鈷鹽作為金屬元素前驅物對復合載體進行改性處理；硫酸化處理是以硫酸溶液對負載改性后的復合載體進行浸漬處理。利用本發明方法可同時提高Mn基催化劑的抗硫抗水性、擴寬反應溫度窗口、提高催化劑活性和穩定性。本發明催化劑可推廣適用于各類SCR技術，以滿足我國對煙氣脫硝處理催化劑的迫切需求。

技術領域

本發明涉及環保技術和SCR催化劑領域，尤其涉及一種鐵改性低溫脫硝SCR催化劑及其制備方法以及其在煙氣處理中的應用。

背景技術

氮氧化物(NOx)作為大氣主要的污染物之一，主要是通過移動源和固定源排放。移動源排放主要來源于汽車尾氣；固定源排放主要來源于燃煤鍋爐、垃圾焚燒等。大量的NOx排放會對環境造成極大危害，不僅能夠引發酸雨、臭氧污染、光化學煙霧，而且其形成的二次微細粒污染物還可作為地表水富營養的前驅物破壞水質和土壤結構的穩定，從而引發更深層次的環境問題。不僅如此，空氣中高濃度的NOx還會對人體健康產生嚴重影響，刺激眼、鼻、喉和肺部，進而破壞人體呼吸系統，引起支氣管炎等疾病。隨著生活條件的改善和工業生產的發展，NOx污染業已成為生態環境面臨的重要問題。解決NOx污染的有效途徑之一是對上述移動源和固定源排放的煙氣進行及時有效的凈化處理，如進行煙氣脫硝處理，降低其中的NOx含量，從而從源頭上減少Nox排放量。

氮氧化物NOx選擇性催化還原技術(SCR)是目前應用最多的煙氣脫硝處理技術，其中又以NH₃-SCR技術應用最為廣泛。具體而言，SCR是指在特定催化劑存在的條件下，利用還原劑將氮氧化物催化還原成無毒無害的氮氣，從而實現安全排放的目的。然而，SCR技術在實施過程中存在的主要問題是催化劑價格昂貴，而且煙氣中其它污染物可使催化劑中毒失效，無法重復利用導致煙氣處理成本高昂，另外，由于我國目前使用的SCR催化劑基本依賴進口，進一步加劇了成本壓力和供需矛盾。因此，加快研發新型的具有自主產權的SCR催化劑對我國社會經濟的健康和可持續發展具有重要意義。

目前工業化應用的SCR催化劑主要是釩鈦體系，釩基催化劑是一種高溫催化劑，工業化應用較多的是V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂系列催化劑，其操作溫度在300-400℃，此催化劑具有脫硝效率高、抗硫性好等優點，其缺點是V₂O₅具有生物毒性，對人體健康具有潛在危害；而且，使用此催化劑需要很高的操作溫度，出于反應需要，此催化劑需放置于系統的前端，因此易受到高塵高硫煙氣毒害，使催化劑迅速失活。因此，有必要研發經濟性高且適用于末端處理的低溫SCR催化劑。

錳基催化劑是一類備受關注的低溫SCR催化劑，由于Mn具有多種可變的氧化價態，其多種晶格氧對催化循環具有重要作用。研究表明錳氧化物在NH₃-SCR反應中的活性與其氧化態和氧的遷移率有關，其活性順序依次為：Mn₂O₃>MnO>Mn₃O₄>MnO₂，其中，MnO₂催化劑具有最高的NOx去除率，而Mn₂O₃催化劑則具有最高的N₂選擇性。然而，雖然錳基SCR催化劑活性較高，但其固有的反應溫度窗口窄、抗硫抗水性差、很容易失活等缺點仍嚴重制約了其催化效力的發揮。因此，如何通過改變Mn基催化劑的結構和化學性質，擴寬其反應溫度窗口、增強抗硫抗水性、提高活性和穩定性，已成為困擾研究人員的一個現實問題。

發明內容