一种低温SCR脱除NOx催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低温SCR脱除NOx催化剂的制备方法，采用新型的催化剂载体，具有较高的比表面积，并可以使金属离子很好的分布负载在载体中。利用钾、锰和钛配合使用，钛作为有效的催化组分使用，不像传统催化剂中仅作为载体使用，钛与锰、钾的配合使催化剂在120‑240℃环境中即可起到良好的脱硝功能，而且使用过程中不易中毒，有良好的抗硫性能，使用寿命长，性能稳定。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及环境保护领域，特别是涉及一种低温SCR脱除NOx催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着工业化进程的加快，工业生产中向大气排放的NOx逐渐增多，NOx是造成酸雨的主要原因之一，更是二次微细颗粒物污染、地表水富营养化和形成近地层大气臭氧污染的前提物。更严重的是，大气中的NOx会对人体健康造成严重的危害，其中NO具有极强的与血红蛋白和氧结合的能力，回影响人体内血液的输氧能力；NO2则会刺激人的眼睛、鼻子等，严重时会诱发细胞癌变。因此，如何有效的脱除NOx已经成为环境保护领域中一个令人十分关注的问题。对于工业中排放的NOx的控制，根据燃料和机组的关系，分别可以在燃烧前、燃烧中和燃烧后进行控制。燃烧前的控制技术主要为对燃料煤炭的脱硝处理或使用替代燃料，这种方法对燃料型NOx的控制有一定的效果，但是对热力型NOx作用不大，而且成本较高，目前该项技术还不够稳定。燃烧中的控制技术主要是采用低NOx燃烧技术，这项技术主要是通过改善燃烧组织方式，降低燃烧区的温度和氧浓度，以减少NOx的生成。该方法工艺成熟，操作费用低，但是脱硝效果有限，单纯使用该技术方法无法将达到排放要求标准。燃烧后的控制技术，主要是进行烟气脱硝，该方法脱除NOx效率很高，而且操作简单，是目前使用最为广泛的脱除NOx方法。烟气脱硝技术有很多种，主要可分为选择性非催化还原SNCR以及选择性催化还原SCR技术，SNCR技术是利用还原剂氨或尿素在无催化剂的条件下，与NOx反应生成氮气和水，反应过程的温度条件需要随着锅炉负荷和运行周期而调整变化，该方法操作工艺较为复杂。SCR脱硝技术是以氨气为还原剂，在催化剂催化下，有选择性的与烟气中的NOx反应，生成氮气和水。目前应用最广的SCR脱硝技术主要是以含钒复合氧化物为催化剂，该方法操作简单，脱除NOx效率高，市场份额大。SCR脱除NOx催化剂分为高温催化剂和低温催化剂，高温催化剂所需要的反应温度较高，成本较大，越来越多的学者可是研究低温催化剂。目前低温SCR催化剂主要以过渡金属为活性组分来开展研究，多数集中在铈、钒、铁、锰、铜或铬等金属的研究。催化剂的形式有负载型或者多种金属氧化物固溶体型，其中负载型催化剂中的载体多为氧化钛、氧化铝、氧化锆或分子筛等。低温SCR脱除NOx催化剂在不含硫和水的环境下，可以具有良好的脱硝效果。但是，在实际应用中，需要处理的烟气一般都会含有水和微量的硫氧化物，低温SCR脱除NOx催化剂需要克服易中毒失活的特性，延长使用寿命。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种低温SCR脱除NOx催化剂，该催化剂无需高温条件，即可选择性催化还原脱除烟气中的NOx，对反应温度要求低，脱除NOx效率高，使用寿命长。本专利技术的另一目的是提供该低温SCR脱除NOx催化剂的制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种低温SCR脱除NOx催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)载体的制备：将煤粉，陶土，聚甲基丙烯酸甲酯，硅酸钠搅拌均匀，与水混合，在模具中压模定型后，在90-110℃条件下干燥12-18h，之后在马弗炉中煅烧3-4h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在70℃条件下浸泡4h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；(2)浸渍液的配置：将钾盐，锰盐，钛酸四丁酯溶解于去离子水中，制备浸渍液；(3)催化剂的制备：将催化剂载体抽真空，然后采用喷淋浸渍法，将浸渍液喷淋至催化剂载体上，制得催化剂前驱体，之后在80℃水浴中将催化剂前驱体干燥，然后将其在氮气保护下在380℃温度下煅烧4-6h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为40-60目，即得所需催化剂。优选的，其中各组分的投料量为，以重量份数计：煤粉22-38份，陶土25-40份，聚甲基丙烯酸甲酯12-24份，硅酸钠9-14份，钾盐28-78份，锰盐15-39份，钛酸四丁酯18-84份。优选的，所述钾盐为硝酸钾、柠檬酸钾或乙酸钾中的一种，优选为硝酸钾。优选的，所述锰盐为硝酸锰、乙酸锰或二水甲酸锰中的一种，优选为硝酸锰。优选的，所述步骤(1)中模具为半圆形模具。优选的，所述步骤(1)中在马弗炉中煅烧的温度为650℃-730℃。优选的，所述硝酸溶液的质量浓度为20％-40％。优选的，所述步骤(3)中浸渍的温度条件为50-70℃。一种低温SCR脱除NOx催化剂，所述低温SCR脱除NOx催化剂是由上述方法制备而成。其中步骤(3)中的催化剂载体的浸渍采用等量浸渍法，其中配置金属盐溶液的用水量是可以根据现有技术预计的，在此不做详细描述。本专利技术具有以下有益效果，采用新型的催化剂载体，具有较高的比表面积，并可以使金属离子很好的分布负载在载体中。该催化剂中不含常用的钒等有毒组分，使用更加安全，不会对环境造成危害。该催化剂利用钾、锰和钛配合使用，其中，在该催化剂中，钛作为有效的催化组分使用，不像传统催化剂中仅作为载体使用，钛与锰、钾的配合使催化剂在120-240℃环境中即可起到良好的脱硝功能，而且使用过程中不易中毒，有良好的抗硫性能，使用寿命长，性能稳定。具体实施方式为了更好的理解本专利技术，下面通过实施例对本专利技术进一步说明，实施例只用于解释本专利技术，不会对本专利技术构成任何的限定。实施例1一种低温SCR脱除NOx催化剂的制备方法，包含以下步骤：(1)载体的制备：将煤粉，陶土，聚甲基丙烯酸甲酯，硅酸钠搅拌均匀，与水混合，在模具中压模定型后，在90℃条件下干燥12h，之后在马弗炉中煅烧3h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在70℃条件下浸泡4h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；(2)浸渍液的配置：将钾盐，锰盐，钛酸四丁酯溶解于去离子水中，制备浸渍液；(3)催化剂的制备：将催化剂载体抽真空，然后采用喷淋浸渍法，将浸渍液喷淋至催化剂载体上，制得催化剂前驱体，之后在80℃水浴中将催化剂前驱体干燥，然后将其在氮气保护下在380℃温度下煅烧4h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为40目，既得所需催化剂其中各组分的投料量为，以重量份数计：煤粉22份，陶土25份，聚甲基丙烯酸甲酯12份，硅酸钠9份，钾盐28份，锰盐15份，钛酸四丁酯18份。所述钾盐为硝酸钾，所述锰盐为硝酸锰。所述步骤(1)中模具为半圆形模具。所述步骤(1)中在马弗炉中煅烧的温度为650℃。所述硝酸溶液的质量浓度为20％。所述步骤(3)中浸渍的温度条件为50℃。实施例2一种低温SCR脱除NOx催化剂的制备方法，包含以下步骤：(1)载体的制备：将煤粉，陶土，聚甲基丙烯酸甲酯，硅酸钠搅拌均匀，与水混合，在模具中压模定型后，在110℃条件下干燥18h，之后在马弗炉中煅烧4h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在70℃条件下浸泡4h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；(2)浸渍液的配置：将钾盐，锰盐，钛酸四丁酯溶解于去离子水中，制备浸渍液；(3)催化剂的制备：将催化剂载体抽真空，然后采用喷淋浸渍法，将浸渍液喷淋至催化剂载体上，制得催化剂前驱体，之后在80℃水浴中将催化剂前驱体干燥，然后将其在氮气保护下在380℃温度下煅烧6h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为60目，既得所需催化剂其中各组分的投料量为，以重量份数计：煤粉38份，陶土40份，聚甲基丙烯酸甲酯24份，硅酸钠14份，钾盐7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温SCR脱除NOx催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)载体的制备：将煤粉，陶土，聚甲基丙烯酸甲酯，硅酸钠搅拌均匀，与水混合，在模具中压模定型后，在90‑110℃条件下干燥12‑18h，之后在马弗炉中煅烧3‑4h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在70℃条件下浸泡4h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；(2)浸渍液的配置：将钾盐，锰盐，钛酸四丁酯溶解于去离子水中，制备浸渍液；(3)催化剂的制备：将催化剂载体抽真空，然后采用喷淋浸渍法，将浸渍液喷淋至催化剂载体上，制得催化剂前驱体，之后在80℃水浴中将催化剂前驱体干燥，然后将其在氮气保护下在380℃温度下煅烧4‑6h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为40‑60目，即得所需催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种低温SCR脱除NOx催化剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：(1)载体的制备：将煤粉，陶土，聚甲基丙烯酸甲酯，硅酸钠搅拌均匀，与水混合，在模具中压模定型后，在90-110℃条件下干燥12-18h，之后在马弗炉中煅烧3-4h，冷却后取出，将煅烧后的混合物浸泡在硝酸溶液中，在70℃条件下浸泡4h，冲洗至中性后，干燥，制得催化剂载体；(2)浸渍液的配置：将钾盐，锰盐，钛酸四丁酯溶解于去离子水中，制备浸渍液；(3)催化剂的制备：将催化剂载体抽真空，然后采用喷淋浸渍法，将浸渍液喷淋至催化剂载体上，制得催化剂前驱体，之后在80℃水浴中将催化剂前驱体干燥，然后将其在氮气保护下在380℃温度下煅烧4-6h，冷却至室温后，研磨，筛分至粒径为40-60目，即得所需催化剂。2.一种根据权利要求1所述的低温SCR脱除NOx催化剂的制备方法，其特征在于：其中各组分的投料量为，以重量份数计：煤粉22-38份，陶土25-40份，聚甲基丙烯酸甲酯12-24份，硅酸钠9-14份，钾盐28-78份，锰盐15...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶青，
申请(专利权)人：佛山慧创正元新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44