[發(fā)明專利]脫硝催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910730897.6
• 申請(qǐng)日: 2019-08-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110339847B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李俊華;甘麗娜;彭悅;陳建軍;郭晶晶;蘇子昂;尹榮強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J27/187
• 分類號(hào): B01J27/187;B01J27/24;B01J27/25;B01J27/06;B82Y30/00;B82Y40/00;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/70
• 代理公司: 北京林達(dá)劉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發(fā)明提供一種脫硝催化劑及其制備方法和應(yīng)用。所述脫硝催化劑包括摻雜Mn化合物的CeO₂，其中，Ce原子與Mn原子的摩爾比為0.2～5:1；所述脫硝催化劑的平均粒徑為1～100nm；所述脫硝催化劑的表面具有活性離子，所述活性離子包括無(wú)機(jī)酸根離子。本發(fā)明的脫硝催化劑具有優(yōu)異的脫硝效率，且價(jià)格低廉，環(huán)境友好，無(wú)明顯毒性。進(jìn)一步地，該脫硝催化劑在脫除氮氧化物的同時(shí)也能脫除含氯揮發(fā)性有機(jī)物，具有優(yōu)良的抗氯中毒能力，適用于冶金、鋼鐵燒結(jié)和垃圾焚燒等行業(yè)煙氣中對(duì)氮氧化物和含氯揮發(fā)性有機(jī)物的協(xié)同脫除。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種脫硝催化劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于催化劑領(lǐng)域。

背景技術(shù)

垃圾焚燒不僅可以實(shí)現(xiàn)垃圾減容、減量，還可以實(shí)現(xiàn)垃圾資源化、能源化。然而，垃圾焚燒所產(chǎn)生的污染物嚴(yán)重威脅著生態(tài)環(huán)境和人類健康。

含氯可揮發(fā)性有機(jī)化合物(CVOCs)是環(huán)境催化領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，其中，含氯揮發(fā)性有機(jī)物是毒性很強(qiáng)的含氯可揮發(fā)性有機(jī)化合物，嚴(yán)重污染環(huán)境，對(duì)人體有致癌作用。含氯揮發(fā)性有機(jī)物是多氯取代含氧三環(huán)的芳香類化合物的統(tǒng)稱，具體包括多氯代二苯并-對(duì)-含氯揮發(fā)性有機(jī)物(polychlorinated dibenzo-p-dioxins，PCDDs)、多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans，PCDFs)及2，3，7，8-四氯代二苯并-對(duì)-含氯揮發(fā)性有機(jī)物(2,3,7,8–tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD)等。垃圾焚燒、鋼鐵燒結(jié)和有色冶煉等行業(yè)是其主要來(lái)源。氮氧化物是大氣污染主要污染物之一，直接危害人體健康，還能引起光化學(xué)煙霧、酸雨、臭氧層破壞，促進(jìn)二次顆粒物的生成等環(huán)境問(wèn)題。

現(xiàn)在，一般使用商業(yè)催化劑除去氮氧化物，再利用吸附技術(shù)除去含氯揮發(fā)性有機(jī)物。例如：商業(yè)催化劑V₂O₅-WO₃/TiO₂的工作溫度窗口一般為300～400℃，傳統(tǒng)的中高溫脫硝催化劑不適用于排放狀況復(fù)雜的垃圾焚燒和冶金行業(yè)煙氣脫硝。與直接熱分解相比，催化氧化技術(shù)在相對(duì)較低溫度將含氯揮發(fā)性有機(jī)物降解為無(wú)害的產(chǎn)物CO₂、HCl/Cl₂和H₂O。此外，吸附技術(shù)只能將含氯揮發(fā)性有機(jī)物轉(zhuǎn)移至另一介質(zhì)中，在吸附劑再生過(guò)程中可能產(chǎn)生二次污染。

《生活垃圾焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18485-2014)規(guī)定：焚燒爐的氮氧化物和含氯揮發(fā)性有機(jī)物的排放量分別小于100mg/Nm³、0.1ng TEQ/Nm³。因此，氮氧化物的催化還原和含氯揮發(fā)性有機(jī)物的催化氧化都需要催化劑的氧化還原性能。

錳基催化劑是一種優(yōu)良的低溫催化劑。但是，用于脫除含氯揮發(fā)性有機(jī)物的錳基催化劑在長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，往往會(huì)發(fā)生氯中毒，中毒而失去催化活性，這成為催化燃燒技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。隨著我國(guó)大氣污染物排放法規(guī)的日益嚴(yán)格，將有大量的垃圾焚燒爐、鋼鐵燒結(jié)爐、有色金屬冶煉爐等需要增加或更新煙氣污染物排放控制系統(tǒng)。

引用文獻(xiàn)[1]公開(kāi)了一種錳錫鈰復(fù)合氧化物催化劑，該錳錫鈰復(fù)合氧化物催化劑的制備方法包括有以下步驟：1)向MnSO₄·H₂O、SnCl₄·5H₂O和(NH₄)₂S₂O₈混合物水溶液中加入質(zhì)量百分比濃度為20％～30％氨水，在40℃～60℃下劇烈攪拌至溶液pH＝9～12，得到沉淀物和母液；2)將沉淀物在母液中老化、過(guò)濾、用蒸餾水洗滌至濾液呈中性為止，沉淀物在70℃～110℃干燥8h～16h，干燥后的樣品在空氣中焙燒得到錳錫鈰復(fù)合氧化物催化劑。該催化劑中含有錫，其價(jià)格昂貴，并且該催化劑不適用于對(duì)氮氧化物的脫除。