本发明专利技术公开了一种耦合控制氮氧化物和氯代苯类污染物的催化剂、制备方法及其用途。所述催化剂为锰系复合金属催化剂，该催化剂以二氧化钛为载体，第一活性组分为氧化锰，第二活性组分为氧化铜、氧化钴或氧化铈中的任意一种，第一活性组分和第二活性组分之间存在有协同作用，可促进对含氮氧化物的NH3-SCR反应效率和氯代苯类污染物催化转化效率。与传统商用催化剂钒钨钛相比，本发明专利技术的催化剂成本低廉，资源丰富，催化剂的温度窗口约为200～350℃，整体略低于钒钨钛催化剂，且反应终产物CO2的选择性很高，具有较好的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了。所述催化剂为锰系复合金属催化剂，该催化剂以二氧化钛为载体，第一活性组分为氧化锰，第二活性组分为氧化铜、氧化钴或氧化铈中的任意一种，第一活性组分和第二活性组分之间存在有协同作用，可促进对含氮氧化物的NH3-SCR反应效率和氯代苯类污染物催化转化效率。与传统商用催化剂钒钨钛相比，本专利技术的催化剂成本低廉，资源丰富，催化剂的温度窗口约为200～350℃，整体略低于钒钨钛催化剂，且反应终产物CO2的选择性很高，具有较好的应用前景。【专利说明】
本专利技术属于资源与环境
，涉及一种锰系复合金属催化剂、制备方法及其用途，具体涉及，所述催化剂采用双金属氧化物活性组分，可同时催化脱除NOx和氯代苯类污染物。
技术介绍
NOx是一种常见的气体污染物，通过复杂的大气化学转化最终形成硝酸和硝酸盐，是酸雨和灰霾污染的成因之一，对人体健康、生态系统和建筑设施都有直接和潜在的危害。酸雨和灰霾可使人类免疫功能下降，慢性咽炎、支气管哮喘、眼部、呼吸道患病率增加；酸雨还可使小麦、大豆、蔬菜等农作物大幅度减产，对森林和其他植物危害也较大。NOjJA除方法包括吸收法、选择性非催化还原脱硝(SNCR，在高温下还原剂与NOx反应生成N2)、选择性催化还原脱硝(SCR，还原剂在催化剂表面与NOx生成N2)等。其中吸收法和SNCR法的脱硝效率过低(大多低于50%)，而SCR的脱硝效率则高达90%以上。氯代苯类污染物包括一氯代苯到六氯代苯多种污染物，毒性巨大。从轻微的症状例如眼睛、鼻子、喉咙发炎，头疼，恶心，皮肤过敏，呼吸困难，呕吐、疲劳、眩晕，到比较危险的肾脏、肝脏以及中枢神经系统被破坏，长期的暴露在某些氯代苯物质中(如氯苯、二氯苯等)中还可能患上癌症。氯代苯的脱除有吸附法、生物法和催化分解法等，其中吸附法针对有回收价值的高浓度氯代苯，而生物法常常是一种微生物仅能降解一种有机物，由于工业废气中氯代苯浓度较低，且组分复杂，催化分解法可彻底分解污染物且不产生二次污染，是最适合的控制方法。由于NOx和氯代苯类污染物的最佳控制方法相似，因此可在考虑同一催化反应器进行二者的同时催化脱除。欧美、日韩以及台湾等地的垃圾焚烧厂已采用SCR反应器同时脱硝脱氯代苯，但现有的SCR商用催化剂基本采用钒钨钛体系，虽然催化效率较高，但其在脱除氯代苯过程中，小分子终产物中，CO2选择性较低，C0/C02 (摩尔比)=1: 2，且钒氧化物是剧毒物质，若催化剂磨损生成粉末，对周围人群健康危害很大。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种耦合控制氮氧化物和氯代苯类污染物的催化剂，所述催化剂以二氧化钛为载体，负载锰和金属铜、钴或铈的氧化物的双活性组分，可用于工业烟气中NOx和氯代苯类污染物的耦合净化。为了达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案:—种耦合控制氮氧化物和氯代苯类污染物的催化剂，包括载体、第一活性组分以及第二活性组分，所述载体为二氧化钛，第一活性组分为氧化锰，第二活性组分为氧化铜、氧化钴或氧化铈中的任意一种，以催化剂的质量为100被％计，所述第一活性组分和第二活性组分的质量之和< 30wt%。本专利技术选用双活性组分，利用两种活性组分之间的协同作用，可加速移除催化剂表面的残留Cl元素，空出活性位点，提高反应效率，并解决了单一活性组分催化剂易对氯中毒的技术问题。本专利技术通过采用二氧化钛作为载体，并利用氧化铜、氧化钴或氧化铈与氧化锰之间的协同作用，得到的耦合控制氮氧化物和氯代苯类污染物的双活性组分催化剂具有结构稳定、活性高、NOx和氯代苯类污染物脱除效率高，且CO2选择性高。所述第一活性组分和第二活性组分的质量之和例如为2wt%、4wt%、6wt%、8wt%、10wt%> 12wt%> 14wt%> 16wt%> 18wt%> 20wt%> 22wt%> 24wt%> 26wt% 或 28wt%。第一活性组分和第二活性组分的质量比为1:1~9:1，例如为1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、3.5:1、4:1、4.5:1、5:1、5.5:1、6:1、6.5:1、7:1、7.5:1、8:1 或 8.5:1，优选 1:1、2:1 或4:1，进一步优选2:1。在该质量比的条件下，第一活性组分和第二活性组分之间的协同效应更为显著。示例性的一种耦合控制氮氧化物和氯代苯类污染物的催化剂，包括载体、第一活性组分以及第二活性组分，所述载体为二氧化钛，第一活性组分为氧化锰，第二活性组分为氧化铜，以催化剂的质量为100被％计，所述第一活性组分和第二活性组分的质量之和(30wt%，氧化锰和氧化铜的质量比为1:1、2:1或4:1，优选2:1。此时，氧化锰和氧化铜的协同效应最为显著，在350°C，该催化剂的氮氧化物的最大脱除效率可达93%，氯代苯转化效率可到99%，且反应终产物CO2选择性高，C0/C02约为5/95。本专利技术的目的之二在于提供一种如上所述的耦合控制氮氧化物和氯代苯类污染物的催化剂的制备方法，所述方法为共沉淀法，包括如下步骤:( I)将硝酸铜、硝`酸钴或硝酸铈中的任意一种和硝酸锰一并溶解到水中，得到混合的硝酸盐溶液；(2)向混合溶液中加入载体，然后在搅拌的状态下，向混合溶液中滴加氨水，控制混合溶液的PH值大于8，使沉淀完全，将得到的沉淀产物抽滤，洗涤，干燥，焙烧，得到耦合控制氮氧化物和氯代苯类污染物的催化剂，其为固体粉末状。在将载体加入混合溶液前，对载体进行如下预处理:将载体在400°C煅烧I~2h，例如 1.1hU.2h、l.3h、l.4h、l.5h、l.5h、l.6h、l.7h、l.8h 或 1.9h，以去除载体表面吸附的杂质。优选地，所述氨水的pH 值为 10 ~12，例如 10.2,10.4,10.6,10.8、11、11.2、11.4、11.6,11.8 或 11.9。优选地，用去离子水洗涤至滤饼pH值为低于8，优选用去离子水洗涤至滤饼pH值为7。优选地，所述干燥的温度为90~120°C，例如92°C、94°C、96°C、98°C、100°C、102°C、104°C、106°C、108°C、110°C、112°C、114°C、116°C或 118°C，干燥的时间为 10 ~15h，例如 10.3h、10.6h、10.9h、ll.2h、ll.5h、ll.8h、12.lh、12.4h、12.7h、13h、13.3h、13.6h、13.9h、14.2h、14.5h 或 14.8h。优选地，所述干燥的温度为100°C，干燥的时间为12h。优选地，所述焙烧的温度为450 ~600°C，例如 460°C、470°C、480°C、490°C、500°C、510°C >520°C >530°C >540°C >550°C >560°C >570°C >5800C^; 590°C，焙烧时间为 5 ~8h，例如5.2h、5.4h、5.6h、5.8h、6h、6.2h、6.4h、6.6h、6.8h、7h、7.2h、7.4h、7.6h 或 7.8h。优选地，所述焙烧的温度为500°C，焙烧时间为6h。上述固体粉末状催化剂，可根据不同的需要制成各种结构和形状，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种耦合控制氮氧化物和氯代苯类污染物的催化剂，包括载体、第一活性组分以及第二活性组分，所述载体为二氧化钛，第一活性组分为氧化锰，第二活性组分为氧化铜、氧化钴或氧化铈中的任意一种，以催化剂的质量为100wt%计，所述第一活性组分和第二活性组分的质量之和≤30wt%。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：朱廷钰，王雪，王健，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：
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