一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法及其在废气处理领域的应用技术

一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法及其在废气处理领域的应用，属于工业废气处理技术领域。经活化处理的载体在锰、钴、铈、铁、铜、镍复合金属硝酸盐浸渍溶液中进行等体积浸渍后超声，烘干，再经过焙烧，即得到负载金属氧化物的催化剂。此制备方法绿色环保，操作简单，易于工业化。应用本发明专利技术制备的催化剂，在低温下将烟气中的NO转化成NOx，500ppmNO，O3与NO的摩尔比为0.6，烟气相对湿度为10％，反应温度为100℃下，反应90mim后以MnOx‐CeOx‑Al2O3作为催化剂，NO转化率能够维持在40％左右，以MnOx‑Al2O3作为催化剂，最高去除率能达80％，具有较好的催化臭氧氧化效果。

Preparation of a supported composite metal oxide catalyst and its application in the field of waste gas treatment

A preparation method of a supported composite metal oxide catalyst and its application in the field of waste gas treatment belong to the technical field of industrial waste gas treatment. The activated carrier was impregnated in manganese, cobalt, cerium, iron, copper and nickel nitrate impregnation solution after equal volume immersion. After ultrasonic drying, and then roasting, the catalyst supported metal oxide was obtained. The preparation method is green, easy to operate and easy to industrialize. The application of the catalyst prepared by the invention, at low temperature in the flue gas NO into NOx, 500ppmNO, O3 and NO ratio is 0.6, the flue gas relative humidity is 10%, reaction temperature 100 C, reaction 90mim by MnOx - CeOx Al2O3 as catalyst, the conversion rate of NO can be maintained at about 40%. The MnOx Al2O3 as catalyst, the highest removal rate can reach 80%, with better catalytic ozonation.

【技术实现步骤摘要】
一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法及其在废气处理领域的应用
本专利技术属于工业废气处理
，特别涉及到一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法及其在废气处理领域的应用。
技术介绍
化石燃料在燃烧过程中将矿物中含有的固定氮氧化成NOx，排放后对人体健康以及生态环境都会造成极大的危害，包括影响人体呼吸系统和心血管系统、形成酸雨和酸雾以及破坏臭氧层，还能够与空气中其他污染物反应形成PM2.5。NOx中有90％以上是以难溶于水的NO形式存在，因此处理烟气中的NO成为烟气脱硝的重点。目前，烟气脱硝最成熟的技术是高温氨法选择性催化还原(NH3-SCR)，具有转化率高、运行稳定等优点。但是为了达到催化剂的最佳活性温度，需要对烟气进行加热，增加了能耗。还有可能发生氨气泄漏，产生二次污染。另外，选择性非催化还原(SNCR)也是目前应用较多的技术之一。其具有投资少、占地面积小、使用方便等优点。但该方法能耗高、易产生二次污染，去除效率较低。近年来，NO氧化吸收治理技术引起了广泛关注，将NO氧化成更高价态的NOx后进行液相吸收。臭氧作为一种氧化性极强且在氧化过程中不会产生二次污染的氧化剂，成为了研究的热点。有文献报道，常温下，当臭氧与NO的摩尔比达到1时，NO的转化率能达到90～95％，但目前关于低温催化臭氧氧化NO的报道却很少。
技术实现思路
本专利技术的目的是处理烟气中难溶性气体NO，利用低温催化臭氧氧化的技术优势，制得一种在低温下具有良好催化活性的负载型金属氧化物催化剂，将烟气中的NO催化臭氧氧化为易溶性气体NOx。本专利技术的技术方案：一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法，在低温下，将烟气中的NO氧化为NOx，反应原理可能包括以下两个方面：(1)与臭氧反应NO+O3→NO2+O2NO2+O3→NO3+O2NO+NO2→N2O3NO2+NO2→N2O4NO2+NO3→N2O5(2)与自由基反应O3+M-OH→·OH+M-O3NO+·OH→NO2+H·NO2+·OH→HNO3NO3+2·OH→HNO3+·HO2N2O5+2·OH→HNO3+·HO2催化剂制备步骤如下：①选取直径为1～2mm的γ-Al2O3小球作为载体，用去离子水清洗1～3次，然后用0.10～0.25mol/L的稀盐酸浸泡过夜，最后用去离子水冲洗至出水中性后烘干，即得到经过活化处理后的催化剂载体；②配制锰、钴、铈、铁、铜、镍的硝酸盐溶液，在常温条件下，分别对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载量为1wt％的单组分金属氧化物负载型催化剂；筛选出最佳金属硝酸盐为硝酸锰；③将步骤②筛选出的硝酸锰配制为不同浓度的溶液，在常温下，对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载量为0.5-4wt％的单组份金属氧化物催化剂；筛选出锰的最佳负载量为3wt％；④将步骤③筛选出的负载量为3wt％的硝酸锰溶液中分别掺入钴、铈、铁、铜、镍的硝酸盐配制成复合金属盐浸渍液，在常温下，将活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载摩尔比为1:0.6的不同双组份负载型催化剂；筛选出最佳掺杂金属硝酸盐为硝酸铈；⑤将步骤④筛选出的硝酸锰与硝酸铈配制成不同浓度比例的复合金属盐浸渍液，在常温下，对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到锰铈负载量摩尔比为1:0.2～1的双组份金属氧化物催化剂；筛选出最佳锰铈负载摩尔比为1：0.4；⑥在常温下，将步骤⑤筛选出的复合金属硝酸盐溶液对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再在400～600℃下焙烧4h；筛选出的最佳煅烧温度为500℃。催化剂筛选应用具体步骤如下：将10g所制备的负载型金属氧化物的催化剂装入反应装置中，通入模拟烟气，烟气总流量为1.0L/min，并保持烟气中有一定的相对湿度。模拟烟气经过预加热装置进入反应装置中，与通入的臭氧进行反应，通过氮氧化物测定仪检测烟气中剩余NO浓度。所述的反应装置如附图1所示，模拟烟气中NO浓度为100～1000ppm，通入的O3与NO的摩尔比为0.2～3.5，烟气相对湿度为2％～12％，反应温度为20～120℃，具体反应条件视模拟烟气的组成而定。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术提出的金属氧化物负载型催化剂的制备方法简单易行、绿色环保(2)应用本专利技术制备的金属氧化物负载型催化剂，可以在低温下将NO转化成NOx，避免了给烟气升温带来的能耗。(3)应用本臭氧氧化催化方法可以避免产生二次污染，工艺方法清洁环保。附图说明图1是低温催化臭氧氧化反应装置图。图2是以MnOx-Al2O3和CuOx-Al2O3作为催化剂的低温臭氧氧化性能对比图。图3是以MnOx-CeOx-Al2O3和MnOx-CoOx-Al2O3作为催化剂的低温臭氧氧化性能对比图。图4是无催化剂，以MnOx-Al2O3作为催化剂和以MnOx-CeOx-Al2O3作为催化剂的低温臭氧氧化性能对比图。具体实施方式以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。实施例1：MnOx-Al2O3催化剂的制备及催化臭氧氧化性能的应用选取1～2mm的γ-Al2O3小球为催化剂载体，用去离子水清洗2次，然后用0.10mol/L的稀盐酸浸泡过夜，最后用去离子水洗至出水中性，100±2℃烘干，即得到经过活化处理后的γ-Al2O3小球；将活化处理后的γ-Al2O3小球用适量的50％Mn(NO3)2溶液进行等体积浸渍，超声2h后在105℃烘箱内烘干2.5h，再在500℃焙烧4h，即可得到MnOx-Al2O3催化剂。将10g所制备的MnOx-Al2O3催化剂装入反应装置中，通入含500ppmNO的模拟烟气，烟气流量设定为1L/min，烟气相对湿度为10％，反应温度设置为100℃，通入臭氧气体，臭氧与NO的摩尔比设定为0.6，反应30min，记录氮氧化物检测仪示数。实施例2：CuOx-Al2O3催化剂的制备及催化臭氧氧化性能的应用选取1～2mm的γ-Al2O3小球为催化剂载体，用去离子水清洗2次，然后用0.10mol/L的稀盐酸浸泡过夜，最后用去离子水洗至出水中性，100±2℃烘干，即得到经过活化处理后的γ-Al2O3小球；将活化处理后的γ-Al2O3小球用适量的Cu(NO3)2溶液进行等体积浸渍，超声2h后在105℃烘箱内烘干2.5h，再在500℃焙烧4h，即可得到CuOx-Al2O3催化剂。将10g所制备的CuOx-Al2O3催化剂装入反应装置中，通入含500ppmNO的模拟烟气，烟气流量设定为1L/min，烟气相对湿度为10％，反应温度设置为100℃，通入臭氧气体，臭氧与NO的摩尔比设定为0.6，反应30min，记录氮氧化物检测仪示数。实施例3：MnOx-CeOx-Al2O3催化剂的制备及催化臭氧氧化性能的应用选取1～2mm的γ-Al2O3小球为催化剂载体，用去离子水清洗2次，然后用0.10mol/L的稀盐酸浸泡过夜，最后用去离子水洗至出水中性，100±2℃烘干，即得到经过活化处理后的γ-Al2O3小球；将活化处理后的γ-Al2O3小球用适量的Mn(NO3)2和Ce(NO3)2混合溶液进行等体积浸渍，超声2h后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：①选取直径为1～2mm的γ‑Al2O3小球作为载体，用去离子水清洗1～3次，然后用0.10～0.25mol/L的稀盐酸浸泡过夜，最后用去离子水冲洗至出水中性后烘干，即得到经过活化处理后的催化剂载体；②配制锰、钴、铈、铁、铜、镍的硝酸盐溶液，在常温条件下，分别对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载量为1wt％的单组分金属氧化物负载型催化剂；③将步骤②筛选出的硝酸锰配制为不同浓度的溶液，在常温下，对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载量为0.5‑4wt％的单组份金属氧化物催化剂；④将步骤③筛选出的负载量为0.5‑4wt％的硝酸锰溶液中分别掺入钴、铈、铁、铜、镍的硝酸盐配制成复合金属盐浸渍液，在常温下，将活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载摩尔比为1:0.6的不同双组份负载型催化剂；筛选出最佳掺杂金属硝酸盐为硝酸铈；⑤将步骤④筛选出的硝酸锰与硝酸铈配制成不同浓度比例的复合金属盐浸渍液，在常温下，对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到锰铈负载量摩尔比为1:0.2～1的双组份金属氧化物催化剂；⑥在常温下，将步骤⑤筛选出的复合金属硝酸盐溶液对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再在400～600℃下焙烧4h，得到负载复合金属氧化物催化剂。...

【技术特征摘要】
1.一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法，其特征在于，步骤如下：①选取直径为1～2mm的γ-Al2O3小球作为载体，用去离子水清洗1～3次，然后用0.10～0.25mol/L的稀盐酸浸泡过夜，最后用去离子水冲洗至出水中性后烘干，即得到经过活化处理后的催化剂载体；②配制锰、钴、铈、铁、铜、镍的硝酸盐溶液，在常温条件下，分别对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载量为1wt％的单组分金属氧化物负载型催化剂；③将步骤②筛选出的硝酸锰配制为不同浓度的溶液，在常温下，对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载量为0.5-4wt％的单组份金属氧化物催化剂；④将步骤③筛选出的负载量为0.5-4wt％的硝酸锰溶液中分别掺入钴、铈、铁、铜、镍的硝酸盐配制成复合金属盐浸渍液，在常温下，将活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载摩尔比为1:0.6的不同双组份负载型催化剂；筛选出最佳掺杂金属硝酸盐为硝酸铈；⑤将步骤④筛选出的硝酸锰与硝酸铈配制成不同浓度比例的复合金属盐浸渍液，在常温下，对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到锰铈负载量摩尔比为1:0.2～1的双组份金属氧化物催化剂；⑥在常温下，将步骤⑤筛选出的复合金属硝酸盐溶液对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再在400～600℃下焙烧4h，得到负载复合金属氧化物催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的锰的负载量为3wt％。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述的锰铈负载摩尔比为1：0.4。4.根据权利要求1或2所述的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨凤林，唐云，刘冰，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21