一種以凹凸棒石‑堇青蜂窩陶瓷‑TiO2為載體的脫硝催化劑的製備方法與流程

2023-06-01 18:21:31 2

本發明屬於催化劑領域，尤其涉及一種以凹凸棒石-堇青蜂窩陶瓷-TiO2為載體的脫硝催化劑的製備方法。

背景技術：

氮氧化物對環境的汙染非常嚴重，氮氧化物既是硝酸型酸雨的基礎，又是形成光化學煙霧、破壞臭氧層的主要物質之一；氮氧化物還具有很強的毒性，會對人體健康造成極大損傷。近年來，隨著經濟的快速發展，氮氧化物汙染物的排放量迅速增加，嚴重汙染了生態環境，已成為全球關注的環境問題。

通過在火電廠及工業爐窯加裝脫硝裝置可以對其氮氧化物的排放量進行控制，其中選擇性催化還原法(SCR)脫硝是國際上應用最廣泛的、技術最成熟的煙氣脫硝技術之一，其技術核心在於使用了脫硝催化劑，具有反應溫度較低、淨化率高、運行可靠等優點。平板式催化劑是這類催化劑中非常重要的一類，具有較高市場份額。

脫硝催化劑的機械性能對其使用壽命有很大影響，煙氣中的飛灰不斷衝刷催化劑表面可導致催化劑大面積剝落及坍塌，從而大大縮短催化劑壽命。此外，我國即將迎來大規模的失活脫硝催化劑再生市場，失活脫硝催化劑的再生不但有利於環境保護、節約原材料，實現資源的循環再利用，而且降低了脫硝成本，同時避免造成資源的嚴重浪費和環境的二次汙染，國務院在《關於加快發展節能環保產業的意見》中，明確提出了要大力發展脫硝催化劑再生技術。如果催化劑機械性能不佳，在使用過程中發生嚴重剝落等現象將無法進行再生，這一部分催化劑必須作為危險廢棄物進行處理，處理成本高且對環境汙染嚴重。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種脫硝效率高且穩定性強的以凹凸棒石-堇青蜂窩陶瓷-TiO2為載體的脫硝催化劑的製備方法。

技術方案：本發明以凹凸棒石-堇青蜂窩陶瓷-TiO2為載體的脫硝催化劑，按重量份計包括如下原料：凹凸棒石100-120份、堇青蜂窩陶瓷50-80份、TiO2 20-40份、MoO2 10-30份、Cr2O3 5-20份、MnO2 20-30份、SnO2 2-12份、ZrO2 9-27份、潤滑劑17-35份及雜多酸6-15份。優選的，潤滑劑的重量份數可為25-32份，其至少包括聚脲潤滑脂、環氧樹脂、聚丙烯酸酯、脂肪酸醯胺、油酸、羧酸、矽酸酯或氟油中的一種；雜多酸的重量份數可為10-15份，其可包括12-鎢磷酸、12-鎢矽酸或12-鉬矽酸；凹凸棒石的重量份數為105-115份；堇青蜂窩陶瓷的重量份數為60-70份；MoO2的重量份數為15-25份。

本發明製備以凹凸棒石-堇青蜂窩陶瓷-TiO2為載體的脫硝催化劑的方法包括如下步驟：

(1)按重量份數稱量TiO2的前驅體鈦鹽溶液、凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷，將鈦鹽溶液和電解質溶液混合後，向其中加入凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷浸漬，陳化15-35h後，將混合液轉移至水熱釜中，再在120-160℃條件下反應12-15h，經過濾、洗滌、乾燥、焙燒後，即製得凹凸棒石-堇青蜂窩陶瓷-TiO2載體；

(2)按重量份數稱量MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2、潤滑劑及雜多酸，將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及雜多酸混勻後，加入上述製得的載體，浸漬，製得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，經乾燥，焙燒後，即製得脫硝催化劑。

本發明的鈦鹽優選可為鈦酸、四氯化鈦、硫酸氧鈦或乙醯丙酮鈦。

有益效果：與現有技術相比，本發明的顯著優點為：該脫硝催化劑具有較低的起活溫度，其熱穩定性和水熱穩定性強、活性溫度窗口寬、脫硝效率高，且催化劑壽命長；同時，本發明的製備方法簡單，可操作性強，降低了生產成本。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明的技術方案作進一步說明。

實施例1

原料：凹凸棒石105份、堇青蜂窩陶瓷70份、TiO2 30份、MoO2 15份、Cr2O3 15份、MnO225份、SnO2 8份、ZrO2 20份、聚脲潤滑脂32份及12-鎢磷酸10份。

製備方法：(1)將TiO2的前驅體鈦酸溶液、凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷，將鈦酸溶液和電解質溶液混合後，向其中加入凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷浸漬，陳化20h後，將混合液轉移至水熱釜中，再在130℃條件下反應13h，經過濾、洗滌、乾燥、焙燒後，即製得凹凸棒石-堇青蜂窩陶瓷-TiO2載體；

(2)按重量份數稱量MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2、聚脲潤滑脂及12-鎢磷酸，將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及12-鎢磷酸混勻後，加入上述製得的載體，浸漬，製得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，塗覆在不鏽鋼鋼網上，於100℃下乾燥4h，450℃空氣氣氛下焙燒9h，即製得脫硝催化劑。實施例2

原料：凹凸棒石115份、堇青蜂窩陶瓷60份、TiO2 28份、MoO2 25份、Cr2O3 10份、MnO222份、SnO2 10份、ZrO2 15份、潤滑劑25份及12-鎢矽酸15份，其中，潤滑劑為環氧樹脂及聚丙烯酸酯。

製備方法：(1)將TiO2的前驅體四氯化鈦溶液、凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷，將四氯化鈦溶液和電解質溶液混合後，向其中加入凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷浸漬，陳化30h後，將混合液轉移至水熱釜中，再在140℃條件下反應14h，經過濾、洗滌、乾燥、焙燒後，即製得凹凸棒石-堇青蜂窩陶瓷-TiO2載體；

(2)按重量份數稱量MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2、潤滑劑及12-鎢矽酸，將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及12-鎢矽酸混勻後，加入上述製得的載體，浸漬，製得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，塗覆在不鏽鋼鋼網上，於110℃下乾燥3h，430℃空氣氣氛下焙燒12h，即製得脫硝催化劑。實施例3

原料：凹凸棒石100份、堇青蜂窩陶瓷80份、TiO2 20份、MoO2 30份、Cr2O3 5份、MnO230份、SnO2 2份、ZrO2 27份、潤滑劑17份及12-鉬矽酸15份，其中，潤滑劑為脂肪酸醯胺及油酸。

製備方法：(1)將TiO2的前驅體硫酸氧鈦溶液、凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷，將硫酸氧鈦溶液和電解質溶液混合後，向其中加入凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷浸漬，陳化15h後，將混合液轉移至水熱釜中，再在120℃條件下反應12h，經過濾、洗滌、乾燥、焙燒後，即製得凹凸棒石-堇青蜂窩陶瓷-TiO2載體；

(2)將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及12-鉬矽酸混勻後，加入上述製得的載體，浸漬，製得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，塗覆在不鏽鋼鋼網上，於95℃下乾燥6h，410℃空氣氣氛下焙燒10h，即製得脫硝催化劑。實施例3

原料：凹凸棒石120份、堇青蜂窩陶瓷50份、TiO2 40份、MoO2 10份、Cr2O3 20份、MnO220份、SnO2 12份、ZrO2 9份、潤滑劑35份及12-鉬矽酸6份，其中，潤滑劑為羧酸、矽酸酯及氟油。

製備方法：(1)將TiO2的前驅體乙醯丙酮鈦溶液、凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷，將乙醯丙酮鈦溶液和電解質溶液混合後，向其中加入凹凸棒石及堇青蜂窩陶瓷浸漬，陳化35h後，將混合液轉移至水熱釜中，再在160℃條件下反應15h，經過濾、洗滌、乾燥、焙燒後，即製得凹凸棒石-堇青蜂窩陶瓷-TiO2載體；

(2)將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及12-鉬矽酸混勻後，加入上述製得的載體，浸漬，製得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，塗覆在不鏽鋼鋼網上，於95℃下乾燥6h，410℃空氣氣氛下焙燒10h，即製得脫硝催化劑。

將實施例1-4製備的脫硝催化劑放入固定床微型反應器內進行評價，該反應器中的溫度為400℃，模擬煙氣組成為NO濃度為450ppm，NH3濃度為450ppm，O2含量為5％，水蒸氣含量為5％，其餘為N2，氣體體積空速30000h-1，且進口處NO濃度通過煙氣分析儀檢測。獲得的實驗結果如表1所示。

表1實施1-4製得的脫硝催化劑的脫硝效率對照表

由表1可知，實施例1-4製得的脫硝催化劑不僅脫硝效率高，且其具有較低的起活溫度、強熱穩定性及水熱穩定性強，同時其活性溫度窗口寬、壽命長。