用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce‑Zr‑MnO2催化剂制备方法技术

本发明专利技术提供一种用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce‑Zr‑MnO2催化剂制备方法，属于环境保护技术领域。该方法通过将Mn、Ce和Zr三种金属的硝酸盐按照一定配比，以共沉淀法制得混合沉淀物并在400‑600℃下煅烧从而得到低温同时高效脱除NO和VOCs的样品。该样品在低温条件下，对NO具有较优良的净化效率，同时能够高效脱除废气中的VOCs。对于SO2和H2O具有一定的耐受性。本方法工艺条件简单，催化剂性能优良，可操作性强，适合大规模生产，具有很高的实用价值。

For Ce Zr MnO2 catalyst preparation method of low temperature and purification of NO and VOCs in flue gas

The present invention provides a method for the purification of Ce Zr low temperature MnO2 catalyst preparation method of NO and VOCs in flue gas, which belongs to the technical field of environmental protection. The nitrate, Ce and Zr Mn of the three metals in certain proportion, by coprecipitation and mixed sediment in 400 annealed at 600 so as to obtain low efficiency at the same time to remove NO and VOCs samples. At low temperature, the sample has a better purification efficiency for NO, and can effectively remove the VOCs in the exhaust gas. It has a certain tolerance for SO2 and H2O. This method has the advantages of simple process conditions, excellent performance of catalyst, strong maneuverability, suitable for large-scale production, and has high practical value.

【技术实现步骤摘要】
用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2催化剂制备方法
本专利技术涉及环境保护
，特别是指一种用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2催化剂制备方法。
技术介绍
在大气污染控制
中，由于火电厂、钢铁等生产过程中排放的燃煤废气中存在大量的氮氧化物(NOx)和挥发性有机物(VOCs)，这两种污染物不仅严重危害了生态环境，而且给人们的身体健康带来了严重的威胁。而废气中的氮氧化物90％以上由NO组成。因此高效脱除烟气中的NO和VOCs具有非常重要的环境和健康价值。然而，目前燃煤废气中氮氧化物的脱除多通过选择性催化还原(SCR)或选择性非催化还原(SNCR)等方法进行，SCR方法对烟气中存在的VOCs的具有一定的脱除作用，但效率不高，这主要是因为SCR催化剂在300℃-400℃脱硝效率最高。但目前使用的催化剂在更高的温度中才具有较好的脱VOCs的效率。然而在较高的温度，脱硝的效率不够理想，烟气中的SO2也更容易在催化剂作用下转化成SO3。因此，低温同时脱除燃煤废气中的NO和VOCs具有良好的社会价值和市场应用前景，因而开发出一种低温(100-300℃)条件下能够高效脱硝脱VOCs催化剂样品具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2催化剂制备方法。该方法制备的Ce-Zr-MnO2催化剂是采用共沉淀方法制备形成共沉淀物后在一定条件下煅烧制得的CeO2、ZrO2、MnO2的混合纳米氧化物，Ce、Zr、Mn三种元素在催化剂中所占摩尔比为0.10-0.50:0.15-0.35:0.30-0.75。该方法具体制备步骤如下：(1)按Mn、Ce和Zr摩尔比分别称取含Mn、Ce和Zr的硝酸盐，一并加入去离子水中搅拌至完全溶解，制成盐溶液，溶解过程中采用水浴加热，去去离子水用量保证在室温时将各组分硝酸盐溶解；(2)将步骤(1)中得到的混合盐溶液冷却到室温，一边搅拌，一边加入一定量氨水，使Mn、Ce和Zr形成混合沉淀，经过一定时间的搅拌和老化后，将沉淀抽滤，洗涤后在一定温度下烘干；(3)将步骤(2)烘干后的样品于空气组分下煅烧，然后研磨制得100-300℃低温条件下同时高效净化烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2复合纳米颗粒催化剂样品。其中，步骤(1)中水浴加热的温度为60-90℃。步骤(2)中加入氨水的pH值为8-14，逐滴加入并连续搅拌，直到混合液pH值达到8-10，三种金属离子沉淀完全。金属离子沉淀完全后，停止加入氨水，继续搅拌时间为2-4小时，老化时间为0.5-2小时。步骤(2)中烘干温度为70-100℃，烘干时间为6-12小时。步骤(3)中煅烧温度为400-600℃，煅烧时间为4-5小时，煅烧过程中，升温和降温速度均为1-30℃/min。步骤(3)中煅烧研磨后样品为1-10nm的纳米颗粒。本专利技术的上述技术方案的有益效果如下：该方法通过将铈、锆、锰三种金属硝酸盐溶液按照一定的比例和配比，以共沉淀的方法制备混合沉淀物，然后将混合沉淀在400-600℃煅烧得到低温下同时高效净化烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2复合纳米颗粒催化剂样品。该样品在低温(100-300℃)条件下，对VOCs具有极高的净化效率，同时能够高效的脱除混合气体中的NO。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用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2催化剂制备方法。实施例1：称取Ce、Zr、Mn摩尔比为0.45：0.20：0.35的相应质量的金属硝酸盐，一并加入到去离子水中，90℃水浴加热并连续搅拌至完全溶解，待混合盐溶液冷却到室温，一边搅拌，一边同时滴加一定量氨水，直至混合液pH达到10。继续搅拌2小时后老化2小时。其后将沉淀抽滤，洗涤后放入烘箱中100℃烘干。再置于马弗炉中以10℃/min的速率升至500℃，恒温4小时后自然冷却至室温。研磨制得在低温条件下同时高效净化烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2复合纳米颗粒催化剂样品。将实施例1中得到的试样，取0.600g为实验对象，以氮气为平衡气，在100℃-300℃的温度区间内，空速40000h-1、CNO＝1000ppm、CNH3＝1000ppm、氧气浓度＝10％、CVOCs＝1000ppm条件下，在260℃时，NO脱除率为90％，VOCs的脱除率达到90％。实施例2：其他条件与实施例1相同，不同之处在于煅烧温度为400℃，其他条件以及测试条件与1相同，所述样品在270℃时，NO脱除率为88％，VOCs的脱除率达到90％。与实施例1相比脱VOCs效率达到90％的温度升高，脱硝效率略有下降。实施例3：其他条件与实施例1相同，不同之处在于煅烧温度为600℃，其他条件以及测试条件与1相同，所述样品在290℃时，NO脱除率为80％，VOCs的脱除率达到90％。与实施例1相比脱VOCs效率达到90％的温度升高，脱硝效率明显下降。实施例4：其他条件与实施例1相同，不同之处在于Ce、Zr、Mn摩尔比为0.32：0.26：0.44，其他条件以及测试条件与1相同，所述样品在270℃时，NO脱除率为89％，VOCs的脱除率达到90％。与实施例1相比脱VOCs效率达到90％的温度升高，脱硝效率略有下降。实施例5：其他条件与实施例1相同，不同之处在于Ce、Zr、Mn摩尔比为0.23：0.32：0.45，其他条件以及测试条件与1相同，所述样品在260℃时，NO脱除率为88％，VOCs的脱除率达到90％。与实施例1相比脱VOCs效率达到90％时温度相同，脱硝效率有所下降。实施例6：其他条件与实施例1相同，不同之处在于Ce、Zr、Mn摩尔比为0.16：0.22：0.62，其他条件以及测试条件与1相同，所述样品在270℃时，NO脱除率为90％，VOCs的脱除率到达90％，与实施例1相比脱VOCs效率达到90％时的温度升高，脱硝效率相同。实施例7：其他条件与实施例1相同，不同之处在于Ce、Zr、Mn摩尔比为0.10：0.18：0.72，其他条件以及测试条件与1相同，所述样品在280℃时，NO脱除率为89％，VOCs的脱除率为90％。与实施例1相比脱VOCs效率达到90％温度升高，同时脱硝效率也有所下降。实施例8：其他条件与实施例1相同，不同之处在于在测试时通入5％的水汽，其他条件以及测试条件与1相同，所述样品在260℃时，5％的水汽通入10小时后NO脱除率为86％，VOCs的脱除率为87％，与实施例1相比VOCs的脱除率和NO的脱除率有所下降。在移除5％的水汽两小时后，NO脱除率为89％，VOCs的脱除率为89％，脱除效率都有所恢复。实施例9：其他条件与实施例1相同，不同之处在于在测试时通入1000ppmSO2，其他条件以及测试条件与1相同，所述样品在260℃时，1000ppmSO2通入10小时后NO脱除率为85％，VOCs的脱除率为87％，与实施例1相比VOCs的脱除率和NO的脱除率都有所下降。在移除1000ppmSO2两小时后，NO脱除率为88％，VOCs的脱除率为89％，脱除效率都有所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce‑Zr‑MnO2催化剂制备方法，其特征在于：所述Ce‑Zr‑MnO2催化剂是采用共沉淀方法制备形成共沉淀物后在一定条件下煅烧制得的CeO2、ZrO2、MnO2的混合纳米氧化物，Ce、Zr、Mn三种元素在催化剂中所占摩尔比为0.10‑0.50:0.15‑0.35:0.30‑0.75。

【技术特征摘要】
1.一种用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2催化剂制备方法，其特征在于：所述Ce-Zr-MnO2催化剂是采用共沉淀方法制备形成共沉淀物后在一定条件下煅烧制得的CeO2、ZrO2、MnO2的混合纳米氧化物，Ce、Zr、Mn三种元素在催化剂中所占摩尔比为0.10-0.50:0.15-0.35:0.30-0.75。2.根据权利要求1所述的用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2催化剂制备方法，其特征在于：具体制备步骤如下：(1)按Mn、Ce和Zr摩尔比分别称取含Mn、Ce和Zr的硝酸盐，一并加入去离子水中搅拌至完全溶解，制成盐溶液，溶解过程中采用水浴加热，去去离子水用量保证在室温时将各组分硝酸盐溶解；(2)将步骤(1)中得到的混合盐溶液冷却到室温，一边搅拌，一边加入一定量氨水，使Mn、Ce和Zr形成混合沉淀，经过一定时间的搅拌和老化后，将沉淀抽滤，洗涤后在一定温度下烘干；(3)将步骤(2)烘干后的样品于空气组分下煅烧，然后研磨制得100-300℃低温条件下同时高效净化烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2复合纳米颗粒催化剂样品。3.根据权利要求2所述的用于低温同时净化燃煤烟气中NO和VOCs的Ce-Zr-MnO2催化剂制备方...

【专利技术属性】
技术研发人员：路培，吴婉蓉，邢奕，岳会芳，李锐，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11