[發明專利]一種生物菌體負載的催化劑的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 202011199500.4
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112156771B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發明（設計）人: 李麟;李正;高鳳雨;牛靜東;何廣澤
• 申請（專利權）人: 東北電力大學
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J31/32;B01D53/86;B01D53/56
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種生物菌體負載的催化劑的制備方法及其應用，涉及催化劑合成技術領域。本發明的目的是要解決傳統SCR脫硝催化劑低溫條件下活性弱、穩定性差以及催化性能差的問題。方法：將生物菌體凍干粉分散于去離子水中，充分攪拌，得到模板劑溶液A；將高錳酸鉀與一水合硫酸錳溶于去離子水中，攪拌均勻，得到前驅體溶液B；將前驅體溶液B滴加至模板劑溶液A中，至反應完全，得到含有沉淀物的混合溶液C；將含有沉淀物的混合溶液C密封老化，過濾得到沉淀物，將沉淀物清洗，真空干燥，研磨成顆粒，得到生物菌體負載的催化劑。所述生物菌體負載的催化劑用于去除氮氧化物。本發明可獲得一種生物菌體負載的催化劑的制備方法及其應用。

技術領域

本發明涉及催化劑合成技術領域，具體涉及一種生物菌體負載的催化劑的制備方法及其應用。

背景技術

鋼鐵行業是我國國民經濟的支柱產業，其能耗高、污染嚴重，產生的固體廢棄物和煙氣對生態環境影響嚴重。其中氮氧化物(NO_x)是煙氣中主要污染物，鋼鐵行業的NO_x排放量僅次于電力行業，位居全國第二位，其中燒結工藝是鋼鐵行業主要的NO_x排放源之一，約占排放總量的一半。

目前對于NO_x主要還是以催化劑的催化作用進行去除，其中傳統釩鈦催化劑的發展已經相對成熟，但釩鈦催化劑于2014年被環保部列為危廢，被限制其工業應用。傳統選擇性催化還原技術(SCR)存在工作溫度高、加熱運行成本高的弊端，為提高適用性，故開發低溫SCR脫硝催化劑。

低溫SCR脫硝(100～180℃)技術的重點、難點是研發出具有低溫活性和較強穩定性的催化劑。Mn系催化劑具有豐富的可變價態，目前是低溫NH₃-SCR催化劑研究的主要對象。以Mn系催化劑為代表的低溫SCR催化劑是滿足未來需求的關鍵。

發明內容

本發明的目的是要解決傳統SCR脫硝催化劑低溫條件下活性弱、穩定性差以及催化性能差的問題，而提供一種生物菌體負載的催化劑的制備方法及其應用。

一種生物菌體負載的催化劑的制備方法，按以下步驟完成：

一、配制模板劑溶液A：將生物菌體凍干粉分散于去離子水中，在25℃～40℃的溫度條件下充分攪拌，得到模板劑溶液A；

二、配制前驅體溶液B：將高錳酸鉀與一水合硫酸錳溶于去離子水中，攪拌均勻，得到前驅體溶液B，所述前驅體溶液B中高錳酸鉀與一水合硫酸錳的摩爾比為(1～18)：3；

三、在對模板劑溶液A持續攪拌的同時，將前驅體溶液B滴加至模板劑溶液A中，在25℃～40℃的溫度條件下至反應完全，得到含有沉淀物的混合溶液C，所述模板劑溶液A與前驅體溶液B的體積比為1：(1～3)；將含有沉淀物的混合溶液C密封老化6h～12h，過濾得到沉淀物，將沉淀物清洗，真空干燥6h～12h，研磨成顆粒，得到生物菌體負載的催化劑。

一種生物菌體負載的催化劑的應用，所述生物菌體負載的催化劑用于去除氮氧化物。

本發明的有益效果：

(1)本發明一種生物菌體負載的催化劑的制備方法，采用對重金屬吸附作用顯著的乳酸菌作為模板，以硫酸錳和高錳酸鉀作為錳源，在制備過程中嚴格控制原料的比例、濃度和反應溫度，通過乳酸菌表面的官能團對MnO₂納米粒子的靜電吸附作用，使MnO₂團聚并形成一層納米級的MnO₂粒子包裹在乳酸菌表面，在保持乳酸菌原有形貌的同時，形成特殊的核殼結構，使得生物吸附與催化作用相互促進，有利于污染物分子在催化劑表面吸附及進一步活化，達到高效(對氮氧化物的轉化率提高10％～30％)去除鋼鐵燒結產生的低溫煙氣(100～180℃)中氮氧化物的目的。