本发明专利技术为负载型氧化铜赤泥催化剂，载体主要成分为赤铁矿型三氧化二铁，表面负载组分氧化铜为高分散状态，比表面积为120-165 m2·g-1。本发明专利技术的负载型氧化铜赤泥催化剂具有大比表面积、高热稳定性等特点。在NH3选择性催化还原NO反应中具有高活性和选择性，在脱硝领域中具有潜在的应用价值。本发明专利技术公开了其制法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及用于烟气脱硝的负载型赤泥催化剂及其制备方法。
技术介绍
近年来，随着化石燃料的广泛使用以及机动车尾气的大量排放，氮氧化物(NOx)的 危害日益严峻。因此，世界各国对NOx的排放控制与治理问题越来越重视。氨选择性催化还 原技术(NH 3-SCR)由于具有脱硝效率高、运行费用相对较低等优点，被广泛用于工业锅炉和 电站机组中的脱硝处理。NH 3-SCR技术的关键核心是NH3-SCR催化剂体系。目前，工业化应用 的NH3-SCR催化剂主要是V 2O5-WO3 (MoO3)/TiO2催化剂，但是该类催化剂体系仍然存在操作温 度窗口较窄、成本高、活性组分钒氧化物有剧毒等不足，这些不足制约了该类催化剂在实际 燃煤电厂烟气和机动车尾气净化中的广泛应用。因此，开发一类低温活性高、成本低、无毒 环保的催化剂用于氮氧化物消除，具有重要的科学意义和实际生产价值。 赤泥作为铝厂的主要废渣，具有强碱性。我国处理赤泥的方法主要是采用赤泥坝 堆存，赤泥堆场周围的水资源和土壤受到严重碱化污染，此外堆放的赤泥还会导致沙尘危 害，因此赤泥引起的环境污染不容忽视，而对赤泥的回收再利用是一种解决赤泥堆放问题 的有效而环保的方式。赤泥本身含有多种组份，其中氧化铁、氧化钛等具有脱硝活性，氧化 铝、氧化硅是常用的脱硝催化剂载体，因此可以以赤泥为基础制备脱硝催化剂，达到以废治 废的目的。此外，我们研究发现以赤泥作为载体，氧化铜为活性组分制备的负载型赤泥催化 剂在NH 3-SCR反应中比单纯的赤泥催化剂具有更显著的优势，而负载型赤泥催化剂也可以 解决V2O 5-WO3 (或MO3) /TiO2催化剂的活性组分V2O5有毒性且高温失活等缺点。我们通过一种简便的制备方法，以工业废渣赤泥为原料，成功制备了一系列具有 较高脱硝活性的负载型赤泥催化剂，并在NH3-SCR催化反应中表现出优异的催化性能。同 时，本催化剂所用原料廉价易得，制备方法简便快捷，能耗少，环境污染小，具有以废治废的 效果，在NH 3-SCR催化脱硝领域有着潜在的应用前景。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种负载型氧化铜赤泥催化剂及其制备方法和用途。以活化 赤泥为载体，采用简单的浸渍法，所制备的催化剂材料具有比表面积大、NH 3-SCR性能高等 特点。 本专利技术的原理如下:赤泥自身含有多种金属氧化物组份，其中氧化铁、氧化钛等具 有脱硝活性，氧化铝、氧化硅等是良好的脱硝催化剂载体。鉴于原赤泥含有大量的碱金属氧 化物，而碱金属氧化物会导致脱硝催化剂中毒失活，因此我们采取酸硝化-碱沉淀法对赤泥 进行活化处理，处理后的赤泥中碱金属含量极低，比表面积增加。我们以活化赤泥为载体， 利用活性组分和载体的相互作用，通过浸渍法使活性组分氧化铜在赤泥载体表面高分散， 制备负载型氧化铜赤泥催化剂。 本专利技术的技术方案如下： 一种负载型氧化铜赤泥催化剂，以活化赤泥为载体，负载活性组分氧化铜后，氧化铜主 要以高分散的形式负载在赤泥表面，赤泥催化剂比表面积为120-165 m2 · g^1。 -种制备上述的负载型氧化铜赤泥催化剂的方法，由如下步骤组成： 步骤1.将10 g原赤泥与水按照质量比1:15混合，搅拌30 min，用硝酸将赤泥衆液调 节pH值为3,在50 °C水浴中搅拌30 min，静置冷却至室温；向酸化后的赤泥泥浆中逐滴加入 氨水，调节pH值为9,在50 °C水浴搅拌30 min，静置冷却至室温;将泥浆抽滤水洗至中性，将 滤饼在120 °C干燥12 h，研磨，在马弗炉中空气气氛下550 °C焙烧6 h，即得到活化赤泥载 体，标记为ARM。 步骤2.以步骤1得到的活化赤泥ARM为载体，将ARM与超纯水混合，搅拌30 min，缓 慢滴加0.1 mol · IZ1硝酸铜溶液，各物质的用量比为:ARM:水:硝酸铜溶液(0.1 mol · Γ1)= lg:10mL:0.1-12mL，继续搅拌30 min，在90 °C油浴中搅拌蒸干;将样品在120 °C干燥12 h， 研磨，在管式炉中空气气氛下500 °C焙烧5 h，即得到不同氧化铜负载量的赤泥催化剂，标 记为 xCuO/ARM( x=l、3、5、7、9，表示 CuO/ (CuO+ARM)的质量百分比）。 本专利技术的负载型氧化铜赤泥样品作为NH3-SCR脱除氮氧化物的催化剂，具有较高 的NO转化率和N 2选择性。本专利技术的xCuO/ARM系列样品具有高比表面积、优异的脱硝催化活性等特点。本发 明的xCuO/ARM制备方法，由于原料便宜易得，操作步骤简单，设备要求不高，使其在催化脱 硝领域有着良好的潜在应用前景。 本专利技术所采用的制备方法的优点： 1. 方法简便，设备简单，污染少，以废治废； 2. 所得xCuO/ARM催化剂比表面积大，脱硝催化性能好。【附图说明】 图1为制备的xCu0/ARM催化剂的XRD谱图。 图2为本专利技术的xCuO/ARM的NH3-SCR反应性能结果。图2(a)是xCuO/ARM的NO转化 率结果，图2 (b)是xCu0/AI?^^N2选择性结果。【具体实施方式】实施例1.赤泥载体的制备 将10 g原赤泥与水按照质量比1:15混合，搅拌30 min，用硝酸将赤泥衆液调节pH值为 3,在50 °C水浴中搅拌30 min，静置冷却至室温；向酸化后的赤泥泥浆中逐滴加入氨水，调 节pH值为9，在50 °C水浴搅拌30 min，静置冷却至室温;将泥浆抽滤水洗至中性，将滤饼在 120 °C干燥12 h，研磨，在马弗炉中空气气氛下550 °C焙烧6 h，即得到活化赤泥载体，标记 为ARM。其比表面积和各组份含量见表1，其XRD测定结果见图1，脱硝性能测定结果见图2。 CN 10bb36797 A h/L 3/4 贝 :::丨:::：·?: 赛I 实施例2. ICuO/ARM催化剂的制备 将I g ARM与10 mL超纯水混合成赤泥浆液，搅拌30min，缓慢滴加1.26 mL 0.1 mol · I/1硝酸铜溶液，继续搅拌30 min，在90 °C油浴中搅拌蒸干;将样品在120 °C干燥12 h，研 磨，在管式炉中空气气氛下500 °C焙烧5 h，所得负载型氧化铜赤泥催化剂标记为ICuO/ ARM，其比表面积和各组份含量见表1，其XRD测定结果见图1，脱硝性能测定结果见图2。 实施例3. 3Cu0/ARM催化剂的制备 将I g ARM与10 mL超纯水混合成赤泥浆液，搅拌30min，缓慢滴加3.77 mL 0.1 mol · I/1硝酸铜溶液，继续搅拌30 min，在90 °C油浴中搅拌蒸干;将样品在120 °C干燥12 h，研 磨，在管式炉中空气气氛下500 °C焙烧5 h，所得负载型氧化铜赤泥催化剂标记为3Cu0/ ARM，其比表面积和各组份含量见表1，其XRD测定结果见图1，脱硝性能测定结果见图2。 实施例4. 5CU0/ARM催化剂的制备 将I g ARM与10 mL超纯水混合成赤泥浆液，搅拌30min，缓慢滴加6.29 mL 0.1 mol · I/1硝酸铜溶液，继续搅拌30 min，在90 °C油浴中搅拌蒸干;将样品在120 °C干燥12 h，研 磨，在管式炉中空气气氛下500 °C焙烧5 h，所得负载型氧化铜赤泥催化剂标记本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于氨选择性催化还原氮氧化物的负载型氧化铜赤泥催化剂，其特征是：载体主要成分为赤铁矿型三氧化二铁，表面负载组分氧化铜为高分散状态，比表面积为120‑165 m2·g‑1。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：齐蕾，汤琦，武笑颖，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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