一种低温高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法技术

本发明专利技术提供一种低温高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法，属于环境保护技术领域。该方法通过催化剂载体表面修饰、以等体积浸渍法优化负载多种金属盐，然后经煅烧热解得到高效低温脱硝催化剂。该催化剂在低温条件下对氮氧化物具有高达98%的催化净化效率，同时对水和二氧化硫具有较强的耐受性，且具有较长的催化寿命。本方法工艺条件简单，原料廉价，可操作性强，适合大规模生产，具有很高的实用价值，特别适用于电厂、钢铁等行业氮氧化物的高效脱除。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境保护
，特别是指一种低温高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法。
技术介绍
在大气污染控制
中，由于化工厂化石燃料燃烧以及机动车尾气排放所造成的诸如PM2.5以及氮氧化物污染所造成的环境问题严重影响了人们的生活。对于氮氧化物的无害化处理显得十分迫切。在NOx污染的控制方法中，基于NH3为还原剂的选择性催化还原（SCR）由于其高效、便捷等优良特性而在NOx控制中被广泛采用。当前，SCR脱硝用催化剂一般存在耐硫耐水（蒸汽）性能不强、低温活性不高以及活性温度区间过窄等问题。已获得广泛应用的SCR催化剂中，V2O5基催化剂因其高效率而在脱硝领域中长久使用，然而V元素的毒性以及V2O5对反应温度的高要求使得其很难满足目前对于低碳环保的要求。近年来，研究发现低温锰基催化剂在NH3为还原剂的NOx选择性催化还原中具有较高的活性，然而在低温下，混合气体少量存在的SO2会严重影响破坏催化剂的活性。SO2通过与NH3反应生成低温下难分解的NH4HSO4堵塞催化剂的活性位点，或者与催化活性材料反应生成稳定的硫酸盐化合物使得催化剂失去活性等方式使得催化剂难以发挥理想的净化效果。同时催化系统的湿度问题也会对众多SCR催化剂活性的发挥产生影响。与此同时，催化剂活性温度窗口过窄也限制了催化剂活性的稳定发挥。因此开发出一种低温条件下具有高效抗硫抗水以及脱硝性能的催化剂具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种低温（160-360℃）高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法，通过商用γ-Al2O3载体表面基团的定向修饰，以一定配比将多种金属氧化物优化均匀负载于表面被修饰的催化剂载体上，经煅烧热解后制得具有优异性能的低温抗硫抗水脱硝催化剂。该方法具体步骤如下：（1）将商用γ-Al2O3载体表面基团通过酸改性、碱改性以及两者按不同顺序的组合改性进行定向修饰，得到催化试样的载体；（2）将步骤（1）制得的载体浸渍于一定质量浓度的金属盐溶液中，浸渍一定时间后低温干燥；（3）将步骤（2）中干燥后得到的样品进行高温煅烧热解，制得催化剂。其中，步骤（1）中商用γ-Al2O3载体的比表面积为100-400m2/g，酸改性所用试剂为下述至少一种：硫酸、硝酸、盐酸、醋酸；碱改性所用试剂为下述至少一种：氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠；改性所用酸和碱的浓度为0.1-10M，优选为0.5-4M，更优选为1-2M，改性时间长度为0.5-72h。步骤（2）中金属盐溶液为下述至少一种：醋酸锰、醋酸镍、硝酸铈、硝酸铜、硝酸镧、硝酸铁；金属盐溶液质量浓度范围为1-40%，优选为5-30%，更优选为5-20%，浸渍时间0.5-48h。步骤（3）中煅烧热解温度为200-750℃，煅烧时间为2-12h；煅烧过程中，升温速度和降温速度均为1-30℃/min。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：上述方案中，原料来源广，制备工艺简单，催化剂成本低，便于制备和推广；同时，低温下制备的催化剂对NOx的净化效率高，对SO2和H2O具有很好的抗性，并且可长循环稳定。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例进行详细描述。本专利技术提供一种低温高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法。实施例1：将商用γ-Al2O3载体置于1M的硫酸中浸泡24h,之后于80℃干燥。将干燥后的γ-Al2O3载体浸渍于质量分数分别为6.7%、6.7%、6.7%和1%的硝酸铈、醋酸锰、硝酸铜、硝酸铁的混合溶液中。浸渍24h后，于80℃真空干燥，干燥后置于马弗炉中，以5℃/min的速率升至450℃，恒温8h后，自然冷却至室温。将实施例1中得到的催化试样，取0.500g为实验对象，以氮气为平衡气，在160-360℃的温度区间内、空速10000/h、CNO=1000ppm、CNH3=1000ppm、氧气浓度=10%条件下NOx的转化率在240oC时最高，为92%。实施例2：其他条件与实施例1相同，不同之处在于过渡金属盐溶液的质量分数为3.3%、3.3%和3.3%的硝酸铈、醋酸锰、硝酸铜混合溶液中，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样NO的转化率在240℃时最高，约为76%，与实施例1相比较差。实施例3：其他条件与实施例1相同，不同之处在于过渡金属盐溶液的质量分数为2%、3%和5%的硝酸铈、醋酸锰和硝酸铜的混合溶液中，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样NO的转化率在240oC时最高，约为80%，与实施例1相比较差。实施例4：其他条件与实施例1相同，不同之处在于过渡金属盐溶液的质量分数为10%、15%和15%的硝酸铈、醋酸锰和硝酸铜的混合溶液中，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样NOx的转化率在240oC时最高，约为88%，与实施例1相比较差。实施例5：其他条件与实施例1相同，不同之处在于过渡金属盐溶液为质量分数为8%的醋酸锰、8%的硝酸铈和4%的硝酸铜的混合溶液，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样NOx的转化率在240oC时最高，为78%，与实施例1相比较差。实施例6：其他条件与实施例1相同，不同之处在于商用γ-Al2O3载体表面基团的修饰方法，即将γ-Al2O3载体置于0.5M的氢氧化钠溶液中，其他条件以及测试条件与1相同，所述催化试样NOx的转化率在不低于240℃时最高，约为98%，与实施例1相比略高。实施例7：其他条件与实施例6相同，不同之处在于商用γ-Al2O3载体表面基团的修饰方法，即将γ-Al2O3载体置于10M的氢氧化钠溶液中，其他条件以及测试条件与6相同，所述催化试样NOx的转化率在不低于240℃时最高，约为90%，与实施例6相比略低。实施例8：将实施例6中得到的催化剂，取0.500g为实验对象，以氮气为平衡气，在240oC的温度下，空速10000/h，CNO=1000ppm，CNH3=1000ppm，氧气浓度=10%，反应26h后，NOx的脱除率维持在90%以上。实施例9：将实施例6中得到的催化试样，取0.500g为实验对象，以氮气为平衡气，在240oC的温度下，空速10000/h，CNO=1000ppm，CNH3=1000ppm，氧气浓度=10%，反应10分钟后，往反应体系中泵入水汽，NOx的脱除率由95%逐步降到80%,并维持稳定，当停止往体系泵入水汽后，NOx的脱除率又慢慢恢复到93%以上。实施例10：将实施例6中得到的催化剂，取0.500g为实验对象，以氮气为平衡气，在240℃的温度下，空速10000/h，CNO=1000ppm，CNH3=1000ppm，氧气浓度=10%，反应10分钟后，往反应体系中泵入200ppmSO2，NOx的脱除率由98%上升到99.5%，停止后通入200ppmSO2后NOx的脱除率回落到95%。当继续往反应体系中泵入600ppmSO2后，NOx的脱除率由98%慢慢降到70%，并维持稳定在70%，停止往体系泵入SO2后，NOx的脱除率没有恢复。实施例11：将实施例6中得到的催化剂，取0.500g为实验对象，以氮气为平衡气，在240℃的温度下，空速10000/h，CNO=1000ppm，CNH3=1000ppm，氧气浓度=10%，反应10分钟后，往反应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）将商用γ‑Al2O3载体表面基团通过酸改性、碱改性以及两者按不同顺序的组合改性进行定向修饰，得到催化试样的载体；（2）将步骤（1）制得的载体浸渍于一定质量浓度的金属盐溶液中，浸渍一定时间后低温干燥；（3）将步骤（2）中干燥后得到的样品进行高温煅烧热解，制得催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种低温高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）将商用γ-Al2O3载体表面基团通过酸改性、碱改性以及两者按不同顺序的组合改性进行定向修饰，得到催化试样的载体；（2）将步骤（1）制得的载体浸渍于一定质量浓度的金属盐溶液中，浸渍一定时间后低温干燥；（3）将步骤（2）中干燥后得到的样品进行高温煅烧热解，制得催化剂。2.根据权利要求1所述的低温高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中商用γ-Al2O3载体的比表面积为100-400m2/g，酸改性所用试剂为下述至少一种：硫酸、硝酸、盐酸、醋酸；碱改性所用试剂为下述至少一种：氢氧化钠、氨水、碳酸钠、碳酸氢钠；改性所用酸和碱的浓度为0.1-10M，改性时间长度为0.5-72h。3.根据权利要求2所述的低温高效抗硫抗水脱硝用催化剂的制备方法，其特征在于：所述改性所用酸和碱的浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：路培，邢奕，卿任鹏，于晗，闫伯骏，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京;11