[發(fā)明專利]用于中低溫?zé)煔庵蠽OCs和NOx同步脫除的復(fù)合錳氧化物催化劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210452380.7
• 申請日: 2022-04-27
• 公開（公告）號: CN114768794A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 胡蕓;林焙隆;郭梓洋;高倩倩;范蘭;豐慶國
• 申請（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號: B01J23/34
• 分類號: B01J23/34;B01J23/889;B01J37/10;B01D53/86;B01D53/56;B01D53/44
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 林奕聰

本發(fā)明公開了用于中低溫?zé)煔庵蠽OCs和NOx同步脫除的復(fù)合錳氧化物催化劑及其制備方法與應(yīng)用。該方法包括：(1)將活性金屬源加入到去離子水中，攪拌均勻得到前驅(qū)體溶液，活性金屬源含F(xiàn)e、Cu、Ce、Ni中的至少一種元素；(2)將高錳酸鉀迅速加入到前驅(qū)體溶液中攪拌直至完全溶解，將得到的溶液轉(zhuǎn)移到反應(yīng)釜中，在一定溫度和自生壓力條件下進(jìn)行反應(yīng)；(3)將得到的沉淀物通過去離子水洗滌，干燥最終得到所述用于中低溫?zé)煔庵蠽OCs和NOx同步脫除的復(fù)合錳氧化物催化劑。本發(fā)明方法的制備方法簡單，無需額外的添加劑或模板劑，成本低廉，且得到的催化劑在中低溫?zé)煔鈼l件下表現(xiàn)出優(yōu)異的VOCs和NOx同步脫除性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于大氣污染控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及用于中低溫?zé)煔庵?VOCs和NOx同步脫除的復(fù)合錳氧化物催化劑制備及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前針對煙氣中的NOx排放控制已有成熟的脫硝工藝與治理標(biāo)準(zhǔn)，但是對于VOCs尚無有效治理和針對性的控制技術(shù)與工藝。由于煙氣中VOCs的濃度遠(yuǎn)小于NOx的濃度，出于投資成本和現(xiàn)場空間限制的考慮，在一個處理單元中同時控制VOCs和NOx技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上的合理選擇。然而目前商用的脫硝V₂O₅-WO₃/TiO₂催化材料在 300～400℃的溫度窗口范圍內(nèi)煙氣中VOCs的脫除效果差，無法實現(xiàn) VOCs和NOx同步脫除。因此開發(fā)適用于煙氣中VOCs和NOx同步脫除的催化材料逐漸引起了人們的關(guān)注，如公開號為CN112755991A、CN111889101A和CN112973785A的專利技術(shù)發(fā)明的催化劑材料在 250～420℃范圍內(nèi)可實現(xiàn)煙氣中VOCs和NOx的同步脫除。

然而與燃煤電廠工業(yè)煙氣不同的是，工業(yè)煙氣(如水泥窯爐，垃圾焚燒等)的煙溫更低(150～300℃)，現(xiàn)有的催化材料無法實現(xiàn)該條件下煙氣中VOCs和NOx同步脫除。因此亟需開發(fā)能適用于中低溫?zé)煔庵蠽OCs和NOx同步脫除的催化材料。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種用于中低溫?zé)煔庵蠽OCs和NOx同步脫除的復(fù)合錳氧化物催化劑，采用水熱法制備得到，該催化劑在150-320℃范圍內(nèi)表現(xiàn)出優(yōu)異的VOCs和NOx同步脫除活性，在中低溫?zé)煔庵卸辔廴疚飬f(xié)同去除方向上具有良好的應(yīng)用前景。具體步驟包括：

(1)將活性金屬源加入到去離子水中，超聲處理后不斷攪拌直至完全溶解形成穩(wěn)定的前驅(qū)體溶液。

(2)在室溫下將一定量的高錳酸鉀快速加入到前驅(qū)體溶液中并不斷攪拌直至完全溶解。將得到的溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯內(nèi)膽中，將其置于不銹鋼反應(yīng)釜中，進(jìn)一步置于電熱烘箱中，在一定溫度和自生壓力條件下進(jìn)行反應(yīng)。待反應(yīng)結(jié)束，將反應(yīng)釜取出并在室溫下冷卻，將反應(yīng)后的產(chǎn)物用去離子水反復(fù)洗滌、干燥、碾壓篩分得到所述用于中低溫?zé)煔庵蠽OCs和NOx同步脫除的復(fù)合錳氧化物催化劑。

步驟(1)中，所述活性金屬源為Fe(NO₃)₃、Ce(NO₃)₃、Cu(NO₃)₂， Co((NO₃)₂、Ni(NO₃)₂和KMnO₄，且活性金屬M(Fe/Ce/Cu/Ni)和Mn 的用量分別為3～30mmol和15～30mmol，優(yōu)選的活性金屬為Fe，優(yōu)選的Fe和Mn摩爾比為1：2，在該條件下催化劑的VOCs和NOx同步脫除活性達(dá)到最高。

步驟(2)中，所述反應(yīng)釜在電熱烘箱中的反應(yīng)溫度為100～150℃。

步驟(2)中，所述反應(yīng)釜在電熱烘箱中的反應(yīng)時間為12～36h。

步驟(2)中，所述沉淀物干燥溫度為80～110℃，干燥時間為10～12 h。