[發(fā)明專利]一種利用電氣石改善工業(yè)窯爐低溫脫硝催化材料催化活性的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810834916.5
• 申請(qǐng)日: 2018-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN108993529A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔素萍;赫連一哲;馬曉宇;郭紅霞;王亞麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J23/889
• 分類號(hào): B01J23/889;B01J23/34;B01J37/03;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

一種利用電氣石改善工業(yè)窯爐低溫脫硝催化材料催化活性的方法屬于環(huán)境材料、環(huán)境催化及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域。本發(fā)明以硫酸法生產(chǎn)鈦白過程中產(chǎn)生的廢棄物酸解殘?jiān)鼮樵希捎霉渤恋矸ㄖ苽涿撓醮呋牧希ㄟ^摻雜電氣石對(duì)其進(jìn)行改性，提高催化活性。所述催化材料的制備原料采用硫酸法生產(chǎn)鈦白過程中產(chǎn)生的廢棄物酸解殘?jiān)⑻烊环墙饘俚V物電氣石等，實(shí)現(xiàn)了廢物資源化利用；制備的脫硝催化材料成本低，工藝簡單，流程短，適于工業(yè)化生產(chǎn)；低溫脫硝活性高，200℃～300℃范圍內(nèi)可達(dá)95％以上。本發(fā)明對(duì)非金屬礦物電氣石進(jìn)行有效利用，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)帶來巨大社會(huì)效益。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于環(huán)境催化材料及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體為一種利用電氣石改善工業(yè)窯爐低溫脫硝催化材料催化活性的方法。

背景技術(shù)

氮氧化物是光化學(xué)煙霧、大氣酸沉降以及城市霧霾等一系列環(huán)境問題的根源所在，脫除NO_x刻不容緩。工業(yè)窯爐是NO_x的主要排放源，SCR脫硝技術(shù)是減排NO_x的主要技術(shù)之一，實(shí)施效果與反應(yīng)溫度及煙氣工況環(huán)境等條件關(guān)系密切。由于工業(yè)上余熱利用會(huì)導(dǎo)致排煙溫度降低到200℃以下，傳統(tǒng)的催化材料已不能滿足要求，近年來錳鈦體系低溫SCR脫硝催化材料逐漸成為目前的研究重點(diǎn)，進(jìn)一步提升其催化活性是目前需要解決的問題。

電氣石是非金屬礦物電氣石族的總稱，化學(xué)成分較復(fù)雜，是以含硼為特征的鋁、鐵、鎂、鋰環(huán)狀結(jié)構(gòu)硅酸鹽礦物，具有天然電極性、熱電性、壓電性、釋放負(fù)離子性能等。電氣石因其自發(fā)的永久電極性而產(chǎn)生很強(qiáng)的吸附電子的能力，將電氣石與TiO₂復(fù)合，利用電氣石的極化特性改善TiO₂活性，在光催化領(lǐng)域已得到人們的廣泛關(guān)注。電氣石的摻雜可以有效抑制TiO₂催化過程中光生電子和空穴的復(fù)合，同時(shí)改變Ti—O—Ti鍵的對(duì)稱性及銳鈦礦TiO₂的表面結(jié)構(gòu)，從而形成更多表面晶格缺陷，提升催化效果。

我國是電氣石的主要礦產(chǎn)資源地之一，電氣石資源較為豐富，儲(chǔ)量在數(shù)千萬噸以上，但國內(nèi)電氣石的開發(fā)應(yīng)用尚處于起步階段。而目前圍繞電氣石的研究主要是在光催化領(lǐng)域的應(yīng)用，將電氣石應(yīng)用于熱致脫硝催化領(lǐng)域的研究幾乎沒有，若能將電氣石有效利用，同時(shí)又很好地改善低溫脫硝催化材料的催化活性，將會(huì)帶來巨大的社會(huì)效益。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用電氣石改善工業(yè)窯爐低溫脫硝催化材料催化活性的方法。

一種利用電氣石改善工業(yè)窯爐低溫脫硝催化材料催化活性的方法，其特征在于：將硫酸法生產(chǎn)鈦白過程中產(chǎn)生的廢棄物酸解殘?jiān)伖杩傎|(zhì)量占酸解殘?jiān)谋?0％為以上，與乙酸錳混合，渣錳質(zhì)量比為1：1～1.5，加入水中，固液質(zhì)量比為1:6～8，攪拌15～45min形成均勻的懸濁液，加入不同含量電氣石，電氣石加入量是鈦硅總質(zhì)量的5％～20％；攪拌1～2h得到混合溶液；向上述混合溶液中加入氨水調(diào)pH為8～11、滴加雙氧水后懸濁液顏色開始變化，并產(chǎn)生氣體，滴至懸濁液顏色不再發(fā)生變化，攪拌15～45min后離心分離出底部沉淀，水洗，醇洗；75～105℃干燥10～15h；300～400℃焙燒2～4h制得催化材料粉末。

電氣石選擇鐵電氣石，鎂電氣石、鋰電氣石中的一種。

本發(fā)明的脫硝率測(cè)試是以NH₃為還原氣體，模擬煙氣組成為：1000ppm的NO，1000ppm的NH₃，5％的O₂混合，N₂為平衡氣，氣體流速2000ml/min，反應(yīng)空速為27000h^-1。

首先將催化材料造粒，取粒度在50目～100目之間的顆粒進(jìn)行測(cè)試，量取2ml，SCR脫硝反應(yīng)在200℃～300℃溫度條件下進(jìn)行，本發(fā)明制備的催化材料的脫硝效率最高可達(dá)97％。

進(jìn)一步，電氣石可選擇鐵電氣石，鎂電氣石、鋰電氣石中的一種。