[發明專利]一種納米錳基氧化物低溫脫硝催化劑及其應用

在審

• 申請號: 201911087328.0
• 申請日: 2019-11-08
• 公開（公告）號: CN112774688A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 儲偉;康輝;王佳杰
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B01J23/889
• 分類號: B01J23/889;B01J35/10;B01D53/86;B01D53/56
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本發明公開了一種納米錳基氧化物低溫脫硝催化劑及其應用，屬于化學工程和環境保護領域。該催化劑為采用低溫固相氧化還原法合成的一種納米級、大比表面積錳基氧化物，組分構成為鎳與錳的摩爾含量比為0.001:1～2:1；其制備方法：以鎳鹽、錳鹽為前驅體，進行固相研磨混合均勻后，在反應爐中一定溫度下反應適當時間，固相殘余物經洗滌、干燥后得到黑色固相產物，經過研磨、篩分得到成品SCR催化劑；本發明制備的錳基氧化物催化劑，制備過程廢水產生量低。將該催化劑用于煙氣脫硝，低溫脫硝效率高；在100～200℃，常壓，30000ml/g·h空速下，混合氣中的NO轉化率可達到99％以上或100％；在更大空速下，200℃時也能保持98.6％的NO轉化率。

技術領域

本發明涉及化學工程和環境保護領域，具體涉及一種大氣污染物治理技術領域所使用的催化劑及其應用，更為具體地說，是涉及一種通過固相界面反應方法制備的復合金屬氧化物新型高效催化劑，用于低溫煙氣選擇性催化還原脫硝(NH₃-SCR)效果好。

背景技術

NOx對人類健康，還是生態環境都有極大的破壞作用。比如造成人的呼吸系統，神經系統的損傷；造成臭氧層空洞，光化學煙霧以及酸雨等問題。隨著國家對環保事業的重視，針對不同行業發布了其行業大氣污染物排放標準。由于化石燃料的燃燒，高溫環境空氣中N₂氧化以及相關化工行業排放， NOx的來源廣，排放量大。但總體上可將其分為兩類，移動源排放NOx和固定源排放NOx。

現階段，已經采用多種控制方式相結合的方式。如低NOx燃燒技術和 NOx尾氣處理相結合。低NOx燃燒技術隨有一定作用，但是無法完全解決 NOx排放問題。而NOx后處理，脫出效率最高，能耗最低的就是SCR技術，目前國際脫硝技術中，90％以上應用選擇性催化還原脫硝法(SCR)，其中又以NH3-SCR為主。

NH₃-SCR涉及的主要反應如下：

4NH₃+4NO+O₂→6H₂O+4N₂

4NH₃+6NO→6H₂O+5N₂

對于固定源脫硝，目前工業應用最為廣泛的還是V-Ti系催化劑，其在中溫(300～400℃)階段具有較好的催化脫硝性能和良好的抗硫、水中毒性能。但其活性溫區較窄，不利于在低負荷運行的燃煤電廠鍋爐等具有低溫要求的環境下使用，且V基催化劑易在反應過程中升華進入大氣，對自然環境以及人類健康都有十分嚴重的危害。因此開發一種無毒低溫(100～300℃) 具有較好脫硝活性催化劑，對于脫硝催化劑的工業化應用有極為重要的作用。

中國授權專利CN103537289A公布了一種低溫SCR脫硝催化劑制備方法，合成原料有凹凸棒土，無水四氯化錫，就睡硝酸鐵，六水硝酸鈰，硝酸鋇，檸檬酸，乙醇，采用酸預處理的溶膠-水熱法合成了脫硝復合催化劑，其活性大于80％的溫度窗口為140～260℃，最高活性點在160℃，NOx轉化率在93～97％。但是其在更低溫度下(100-140℃)，NO轉化率低于80％，在該溫度范圍內的NOx脫除率達不到相關行業標準。且采用溶膠-水熱合成工藝，不但過程復雜，且涉及到高溫、高壓操作，同時產生較多廢水需要治理。

現有技術制備脫硝催化劑的技術存在明顯不足：浸漬法不便于控制活性組分的分散或負載量，且存在活性組分易脫落等問題；現有沉淀法制備催化劑存在比表面積較小，制備工藝較為復雜，產生大量堿性廢水難以處理。且傳統方法都需要通過較高溫溫度下(＞300℃)焙燒將催化劑活化，耗能較高。因此發明一種制備方法簡單、產生三廢少、耗能低，同時具有良好低溫脫硝性能的催化劑很有必要。本發明所涉及低溫固相氧化還原法，不需溶劑，不用焙燒，且合成周期短，成本較低，且用該方法合成的錳基氧化物催化劑具有優異的低溫脫硝催化性能。

發明內容