[發明專利]催化過濾復合元件及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 202110465963.9
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN113198456B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 吳小林;苗林豐;姬忠禮;常程;劉震;陳鋒
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: B01J23/30
• 分類號: B01J23/30;B01J35/10;B01J35/02;B01D53/86;B01D53/56;B01D46/24
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 韓蕾;姚亮

本發明提供了一種催化過濾復合元件及其制備方法與應用。該制備方法包括將陶瓷纖維、硅溶膠和分散劑混合形成均勻漿料，將所述漿料混合注入模具，成型后脫模，干燥、煅燒，得到基材；將所述基材浸沒在第一溶液中，在真空中保持一段時間后取出，微波干燥，焙燒，得到中間元件；將中間元件浸沒在第二溶液中，在真空中保持一段時間后取出，微波干燥，焙燒，得到所述催化過濾復合元件。本發明進一步提供了由上述制備方法得到的催化過濾復合元件及其在協同脫除顆粒物和NOx中的應用。上述復合元件孔隙大、韌性高、比表面積大，具有低壓降、高過濾效率和高催化活性。

技術領域

本發明涉及高溫煙氣一體化凈化技術領域，尤其涉及一種催化過濾復合元件及其制備方法與應用。

背景技術

隨著煙氣排放標準的不斷提高和環保形勢的日趨嚴峻，燃燒煙氣污染物綜合治理凈化已成為我國能源與環境領域的重中之重。在燃煤發電、石油化工、冶金以及垃圾焚燒等眾多領域中排放煙氣中的粉塵顆粒物和氮氧化物(NO_x)是大氣污染物的主要成分，也是造成霧霾、光化學煙霧和酸雨等一系列環境問題的根本原因。傳統的高溫煙氣凈化工藝中除塵和催化脫硝是兩個獨立的操作單元，通常先在200–450℃溫度區間內利用通入煙氣中的氨氣(NH₃)在催化劑的作用下將NO_x還原為無毒、無污染的氮氣(N₂)，經過降溫后，再通過布袋過濾或靜電除塵將煙氣中的粉塵顆粒物脫除，這種串聯工藝存在工藝復雜、投資和運行成本高、能耗高以及占地面積大等問題。

近年來，除塵脫硝一體化協同技術由于將兩個凈化單位集為一體，實現了操作單元的多功能化，解決了傳統串聯凈化工藝所存在的問題，故而成為高溫煙氣凈化領域的新發展趨勢。催化過濾復合元件是一種可協同脫除粉塵顆粒物和NO_x的新材料，由耐高溫的過濾元件和負載于其內部的脫硝催化劑構成，當高溫煙氣流經催化過濾復合元件時，粉塵顆粒物被截留在元件外表面，NO_x則在元件內部的催化劑上發生選擇性催化還原反應而被脫除，目前已成為一種極具應用前景的除塵脫硝一體化新技術。

可協同脫除顆粒物與NO_x的催化過濾復合元件已成為國內外的研究熱點，其中“具有除塵和催化脫硝功能的陶瓷膜過濾元件及其制備方法(專利號：ZL201611078604.3)”公開了一種具有除塵和脫硝功能的陶瓷膜過濾元件及其制備方法。該元件包括支撐體、分離膜和脫硝催化劑。先在支撐體表面噴涂分離膜膜層得到涂膜管，然后對涂膜管進行預處理，將脫硝催化劑負載在預處理的涂覆管上，最后經過熱處理得到所述的陶瓷膜過濾元件。然而這種類型的催化復合過濾元件存在壓降大、催化性能不理想、壽命短以及價格昂貴等問題，主要歸因為所制備的過濾元件的孔隙率低(40％)和脆性大、負載的催化劑易團聚和分布不均勻等原因。

發明內容

為了解決上述問題，本發明的目的在于提供一種催化過濾復合元件及其制備方法與應用。該復合元件具有低壓降、高過濾效率和高催化活性的特點，能夠用于協同脫除顆粒物與氮氧化物。

為了達到上述目的，本發明提供了一種催化過濾復合元件的制備方法，包括：

S1、將陶瓷纖維、硅溶膠和分散劑混合形成均勻漿料，將所述漿料混合注入模具，成型后脫模，煅燒，得到基材；

S2、將所述過濾元件在浸入第一溶液中，在真空中保持一段時間后取出，微波干燥至恒重，焙燒，得到中間元件；

S3、將中間元件浸入第二溶液中，在真空中保持一段時間后取出，微波干燥至恒重，焙燒，得到所述催化過濾復合元件；

其中，所述第一溶液含有催化劑載體前驅體，第二溶液含有催化劑活性組分的前驅體和催化劑助劑的前驅體。