一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术的一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂及其制备方法，属于烧结烟气治理技术领域。本发明专利技术将硫酸亚铁、氯化锰、硝酸铈配成催化剂活性组分溶液，再将草酸溶液加入到催化剂活性组分溶液中，其中催化剂活性组分溶液的温度为0～5℃，在搅拌的过程中混合反应生成沉淀，对沉淀进行过滤、洗涤、干燥、焙烧制得催化剂；制备的催化剂包括Ce：Mn和Fe，其中Ce：Mn的摩尔比均为0.25～1，Fe为助剂，添加比例范围Fe：Mn的摩尔比0.25‑0.5。本发明专利技术的铈基催化剂提高二噁英和氮氧化物的脱除效率，可以减少烟气中二噁英和氮氧化物的排放。

Cerium based catalyst for synergistic removal of dioxins and nitrogen oxides from sintering flue gas and preparation method thereof

The invention relates to a cerium-based catalyst for synergistic removal of dioxins and nitrogen oxides from sintering flue gas and a preparation method thereof, belonging to the technical field of sintering flue gas treatment. The catalyst active component solution is composed of ferrous sulfate, manganese chloride and cerium nitrate, and then oxalic acid solution is added to the catalyst active component solution. The temperature of the catalyst active component solution is between 0 and 5 degrees Celsius, and the precipitation is formed by mixing reaction during stirring, and the precipitation is filtered, washed, dried and roasted. The catalysts prepared include Ce:Mn and Fe, in which the molar ratio of Ce:Mn is 0.25-1, and Fe is used as promoter. The molar ratio of Fe:Mn is 0.25-0.5. The cerium-based catalyst improves the removal efficiency of dioxins and nitrogen oxides, and can reduce the emission of dioxins and nitrogen oxides in flue gas.

【技术实现步骤摘要】
一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂及其制备方法
本专利技术属于烧结烟气治理
，涉及一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂及其制备方法。
技术介绍
随着钢产量的逐年上升，铁矿石烧结过程中产生的多氯代二苯并二噁英和多氯代二苯并呋喃(PCDDs/PCDFs)污染也随之愈发严重。二噁英具有强烈的致癌致畸作用，二噁英因其高毒性，在环境中极难降解，可以通过食物链富集，具有高脂溶性，能够在大气中远距离传输而影响到区域乃至全球环境被称为“世纪之毒”。随着人类社会对二噁英危害的认识，2004年5月17日《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》在全球正式生效，同年6月25日，我国在第十届全国人大第十次会议上审批通过了《公约》并于11月11日对中国正式生效。随后2012年6月中国颁布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》，其中详细规定了企业烧结烟气中颗粒物限值为20mg/m3、二氧化硫限值为200mg/m3、氮氧化物限值为300mg/m3、二噁英限值为0.5ng-TEQ/m3。而新发布的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(修改意见稿)中规定自2019年1月1日起，烧结烟气中颗粒物限值为20mg/m3、二氧化硫限值为50mg/m3、氮氧化物限值为100mg/m3、二噁英限值为0.5ng-TEQ/m3，其中2+26城市自2017年10月1日起实施。目前国内有超过1000条铁矿石烧结工序，拥有脱二噁英设备的不到10条，因此迫切需要研究针对烧结烟气的二噁英脱除技术。目前国内外烧结烟气氮氧化物、二噁英脱除技术主要有三类，第一类是在烧结原料里添加含氨基或硫的化合物，利用硫的孤对电子与催化剂形成络合物抑制二噁英生成反应，或是利用二氧化硫、氨基团与氯离子的反应，减少氯源抑制二噁英生成，此方法效果是上虽然对PCDD有较好的抑制，但是对PCDF的抑制效果很低，且不能脱除硫化物；第二类是活性炭吸附法，利用活性炭的多孔吸附能力，达到吸附脱除二噁英的效果，但是活性炭法设备投资运行成本高，吸附后的活性炭如何处理也是新的难题；第三类是选择性催化脱二噁英，其关键在于选择合适的催化剂，钒钛基催化剂虽然可以达到较高的二噁英脱除率，但是价格高昂；催化剂窗口温度不合理，烧结烟气需要再加热至300-450℃左右进行脱二噁英，而此温度会发生二噁英的再次生成；反应后的催化剂含有的V2O5为剧毒物质，对环境和生物有严重污染，如何处理也是新的问题。近年来，铈因为其出色的储氧、释放氧能力，优秀的氧化还原性，被用在持久性有机污染物(POPs)催化的研究中，且铈是稀有元素中丰富度最高的一种元素，价格很低。因此，迫切需要开发一种适用于铁矿石烧结烟气脱二噁英的催化剂，为钢铁行业清洁生产提供有效保障。经检索，专利技术创造的名称为：烟气SCO脱硝催化剂及其制备方法(专利申请号：CN201310465375.0，申请日:2013.09.30)，其通过浸渍法将硝酸铁、二氧化铈(0.1-0.5％)、钛白粉(质量含量80-90％)、三氧化钨(2-10％)混合后与成型剂混炼陈腐制煅烧得，其中煅烧温度为从室温到650-750℃煅烧时间24-72小时。该申请案不足之处在于：需使用价格高昂的钛白粉(2万/吨)与三氧化钨(15万/吨)。经检索，专利技术创造的名称为：一种稀土基复合多组分脱硝、脱二噁英催化剂的制备方法(专利申请号：CN201410467844.7，申请日:2014.09.16)，通过一种稀土基复合多组分脱硝、脱二噁英催化剂的制备方法，以二氧化钛(即钛白粉)、硅粉为载体，以偏钨酸铵、偏钒酸铵、硝酸铈和硝酸镧为活性组分，在辅料伴随下，经过混炼、捏合、成型、干燥、焙烧制成；其中所述辅料包括一乙醇胺、柠檬酸、氨水、乳酸、硬脂酸、玻璃纤维、高分子聚合纤维RP-CHOP、羟丙基甲基纤维素、聚氧化乙烯和水。该申请案不足之处在于：需要经过多次混炼过程，操作复杂，虽然可以降低对烟气二噁英含量，但是对二噁英减排效果有限。
技术实现思路
1.专利技术要解决的技术问题针对现有的脱除二噁英和氮氧化物的催化剂性能较差，难以满足烟气污染物减排的要求，提供一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂及其制备方法；铈基催化剂可以提高烧结烟气二噁英和氮氧化物的脱除效率，可以减少烟气中二噁英和氮氧化物的排放。2.技术方案为达到上述目的，本专利技术提供的技术方案为：本专利技术的一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂，包括Ce：Mn和Fe，其中Ce：Mn的摩尔比均为0.25～1，Fe为助剂，添加比例范围Fe：Mn的摩尔比0.25-0.5。优选地，催化剂的比表面积为80～90m-2/g。优选地，催化剂的孔容为0.16～0.20cm-3/g、孔径为5.0～6.0nm。本专利技术的一种协同脱除二噁英和氮氧化物铈基催化剂的制备方法，将硫酸亚铁、氯化锰、硝酸铈配成催化剂活性组分溶液，再将草酸溶液加入到催化剂活性组分溶液中，其中催化剂活性组分溶液的温度为0～5℃，在搅拌的过程中混合反应生成沉淀，对沉淀进行过滤、洗涤、干燥、焙烧制得催化剂。优选地，草酸溶液的温度为50～60℃。优选地，具体的步骤如下：S100、制备活性组分溶液取3.3～6.6份FeSO4·7H2O、9.5份MnCl2·4H2O、1.3～5.2份Ce(NO3)3·6H2O和去离子水，并混合得到催化剂活性组分溶液A；S200、配制草酸溶液将草酸加入到50～60℃的水中，并混合均匀制得草酸水溶液B；S300、制备沉淀溶液将催化剂活性组分溶液A冷却至0～5℃，再将温度为50～60℃的草酸水溶液B加入到催化剂活性组分溶液A中，继续搅拌得到制得沉淀溶液C；S400、催化剂的制备将沉淀溶液C过滤得到沉淀物，并将沉淀物干燥，将干燥后的沉淀物进行焙烧，焙烧完成后进行研磨得到催化剂。优选地，S300、制备沉淀溶液中采用冰水浴对催化剂活性组分溶液A进行冷却降温。优选地，S400、催化剂的制备，在焙烧后的产物中加入添加剂，并同时进行研磨得到催化剂，所述添加剂包括高锰酸钾或锰酸钾。优选地，将催化剂活性组分溶液转移至制备装置的反应腔中，反应腔外部的冰水浴池对催化剂活性组分溶液冷却至0～5℃，再将草酸池的草酸溶液通过草酸滴管加入到催化剂活性组分溶液中，反应腔在搅拌的过程中混合反应生成沉淀。3.有益效果采用本专利技术提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：(1)本专利技术的一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂，包括Ce：Mn和Fe，其中Ce：Mn的摩尔比均为0.25～1，Fe为助剂，添加比例范围Fe：Mn的摩尔比0.25-0.5，该催化剂可以提高烧结烟气二噁英和氮氧化物的脱除效率，可以减少烟气中二噁英和氮氧化物的排放；(2)本专利技术的一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂，相比含有钒等生物毒性较高的金属对环境污染严重，而本专利技术的催化剂没有生物毒性，且铈金属是稀有金属中储量最大的，拥有优秀的氧化还原能力，价格便宜；且本专利技术的铈基催化剂在低温下任然有较高的催化效果。(3)本专利技术的一种协同脱除二噁英和氮氧化物铈基催化剂的制备方法，将硫酸亚铁、氯化锰、硝酸铈配成催化剂活性组分溶液，再将草酸溶液加入到催化剂活性组分溶液中，其中催化剂活性组分溶液的温度为0～5℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂，其特征在于：包括Ce：Mn和Fe，其中Ce：Mn的摩尔比均为0.25～1，Fe为助剂，添加比例范围Fe：Mn的摩尔比0.25‑0.5。

【技术特征摘要】
1.一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂，其特征在于：包括Ce：Mn和Fe，其中Ce：Mn的摩尔比均为0.25～1，Fe为助剂，添加比例范围Fe：Mn的摩尔比0.25-0.5。2.根据权利要求1所述的一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂，其特征在于：催化剂的比表面积为80～90m-2/g。3.根据权利要求1所述的一种烧结烟气协同脱除二噁英和氮氧化物的铈基催化剂，其特征在于：催化剂的孔容为0.16～0.20cm-3/g、孔径为5.0～6.0nm。4.一种协同脱除二噁英和氮氧化物铈基催化剂的制备方法，其特征在于：将硫酸亚铁、氯化锰、硝酸铈配成催化剂活性组分溶液，再将草酸溶液加入到催化剂活性组分溶液中，其中催化剂活性组分溶液的温度为0～5℃，在搅拌的过程中混合反应生成沉淀，对沉淀进行过滤、洗涤、干燥、焙烧制得催化剂。5.根据权利要求4所述的一种协同脱除二噁英和氮氧化物铈基催化剂的制备方法，其特征在于：草酸溶液的温度为50～60℃。6.根据权利要求4或5所述的一种协同脱除二噁英和氮氧化物铈基催化剂的制备方法，其特征在于：具体的步骤如下：S100、制备活性组分溶液取3.3～6.6份FeSO4·7H2O、9.5份MnCl2·4H2O、1.3～5.2份Ce(NO3)3·6H2O和...

【专利技术属性】
技术研发人员：施琦，龙红明，李安琪，张洪亮，余正伟，魏汝飞，春铁军，王平，孟庆民，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34