一种生物菌体负载的催化剂的制备方法及其应用技术

一种生物菌体负载的催化剂的制备方法及其应用，涉及催化剂合成技术领域。本发明专利技术的目的是要解决传统SCR脱硝催化剂低温条件下活性弱、稳定性差以及催化性能差的问题。方法：将生物菌体冻干粉分散于去离子水中，充分搅拌，得到模板剂溶液A；将高锰酸钾与一水合硫酸锰溶于去离子水中，搅拌均匀，得到前驱体溶液B；将前驱体溶液B滴加至模板剂溶液A中，至反应完全，得到含有沉淀物的混合溶液C；将含有沉淀物的混合溶液C密封老化，过滤得到沉淀物，将沉淀物清洗，真空干燥，研磨成颗粒，得到生物菌体负载的催化剂。所述生物菌体负载的催化剂用于去除氮氧化物。本发明专利技术可获得一种生物菌体负载的催化剂的制备方法及其应用。

【技术实现步骤摘要】
一种生物菌体负载的催化剂的制备方法及其应用
本专利技术涉及催化剂合成
，具体涉及一种生物菌体负载的催化剂的制备方法及其应用。
技术介绍
钢铁行业是我国国民经济的支柱产业，其能耗高、污染严重，产生的固体废弃物和烟气对生态环境影响严重。其中氮氧化物(NOx)是烟气中主要污染物，钢铁行业的NOx排放量仅次于电力行业，位居全国第二位，其中烧结工艺是钢铁行业主要的NOx排放源之一，约占排放总量的一半。目前对于NOx主要还是以催化剂的催化作用进行去除，其中传统钒钛催化剂的发展已经相对成熟，但钒钛催化剂于2014年被环保部列为危废，被限制其工业应用。传统选择性催化还原技术(SCR)存在工作温度高、加热运行成本高的弊端，为提高适用性，故开发低温SCR脱硝催化剂。低温SCR脱硝(100～180℃)技术的重点、难点是研发出具有低温活性和较强稳定性的催化剂。Mn系催化剂具有丰富的可变价态，目前是低温NH3-SCR催化剂研究的主要对象。以Mn系催化剂为代表的低温SCR催化剂是满足未来需求的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的是要解决传统SCR脱硝催化剂低温条件下活性弱、稳定性差以及催化性能差的问题，而提供一种生物菌体负载的催化剂的制备方法及其应用。一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，按以下步骤完成：一、配制模板剂溶液A：将生物菌体冻干粉分散于去离子水中，在25℃～40℃的温度条件下充分搅拌，得到模板剂溶液A；二、配制前驱体溶液B：将高锰酸钾与一水合硫酸锰溶于去离子水中，搅拌均匀，得到前驱体溶液B，所述前驱体溶液B中高锰酸钾与一水合硫酸锰的摩尔比为(1～18)：3；三、在对模板剂溶液A持续搅拌的同时，将前驱体溶液B滴加至模板剂溶液A中，在25℃～40℃的温度条件下至反应完全，得到含有沉淀物的混合溶液C，所述模板剂溶液A与前驱体溶液B的体积比为1：(1～3)；将含有沉淀物的混合溶液C密封老化6h～12h，过滤得到沉淀物，将沉淀物清洗，真空干燥6h～12h，研磨成颗粒，得到生物菌体负载的催化剂。一种生物菌体负载的催化剂的应用，所述生物菌体负载的催化剂用于去除氮氧化物。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，采用对重金属吸附作用显著的乳酸菌作为模板，以硫酸锰和高锰酸钾作为锰源，在制备过程中严格控制原料的比例、浓度和反应温度，通过乳酸菌表面的官能团对MnO2纳米粒子的静电吸附作用，使MnO2团聚并形成一层纳米级的MnO2粒子包裹在乳酸菌表面，在保持乳酸菌原有形貌的同时，形成特殊的核壳结构，使得生物吸附与催化作用相互促进，有利于污染物分子在催化剂表面吸附及进一步活化，达到高效(对氮氧化物的转化率提高10％～30％)去除钢铁烧结产生的低温烟气(100～180℃)中氮氧化物的目的。(2)本专利技术一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，生物菌体负载的催化剂的组成表示为MnO2@乳酸菌，用于NH3-SCR脱硝。同时，本专利技术工艺简单、原料易得、设备简单以及成本低，在制备过程中，只需要简单的混合就可以完成制备，不需要进行后期的改性等处理，相比现有催化剂的制备工艺更加简化。本专利技术可获得一种生物菌体负载的催化剂的制备方法及其应用。具体实施方式具体实施方式一：本实施方式一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，按以下步骤完成：一、配制模板剂溶液A：将生物菌体冻干粉分散于去离子水中，在25℃～40℃的温度条件下充分搅拌，得到模板剂溶液A；二、配制前驱体溶液B：将高锰酸钾与一水合硫酸锰溶于去离子水中，搅拌均匀，得到前驱体溶液B，所述前驱体溶液B中高锰酸钾与一水合硫酸锰的摩尔比为(1～18)：3；三、在对模板剂溶液A持续搅拌的同时，将前驱体溶液B滴加至模板剂溶液A中，在25℃～40℃的温度条件下至反应完全，得到含有沉淀物的混合溶液C，所述模板剂溶液A与前驱体溶液B的体积比为1：(1～3)；将含有沉淀物的混合溶液C密封老化6h～12h，过滤得到沉淀物，将沉淀物清洗，真空干燥6h～12h，研磨成颗粒，得到生物菌体负载的催化剂。本实施方式的有益效果：(1)本实施方式一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，采用对重金属吸附作用显著的乳酸菌作为模板，以硫酸锰和高锰酸钾作为锰源，在制备过程中严格控制原料的比例、浓度和反应温度，通过乳酸菌表面的官能团对MnO2纳米粒子的静电吸附作用，使MnO2团聚并形成一层纳米级的MnO2粒子包裹在乳酸菌表面，在保持乳酸菌原有形貌的同时，形成特殊的核壳结构，使得生物吸附与催化作用相互促进，有利于污染物分子在催化剂表面吸附及进一步活化，达到高效(对氮氧化物的转化率提高10％～30％)去除钢铁烧结产生的低温烟气(100～180℃)中氮氧化物的目的。(2)本实施方式一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，生物菌体负载的催化剂的组成表示为MnO2@乳酸菌，用于NH3-SCR脱硝。同时，本实施方式工艺简单、原料易得、设备简单以及成本低，在制备过程中，只需要简单的混合就可以完成制备，不需要进行后期的改性等处理，相比现有催化剂的制备工艺更加简化。具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同点是：步骤一中所述的生物菌体冻干粉为乳酸菌冻干粉。其他步骤与具体实施方式一相同。具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同点是：步骤一中所述的模板剂溶液A中固液比为1：50。其他步骤与具体实施方式一或二相同。具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同点是：步骤三中所述模板剂溶液A的搅拌速率为30r/min～60r/min。其他步骤与具体实施方式一至三相同。具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同点是：步骤三中所述前驱体溶液B的滴加速率为5mL/min～15mL/min。其他步骤与具体实施方式一至四相同。具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同点是：步骤三中所述将含有沉淀物的混合溶液C在室温条件下密封老化6h～12h。其他步骤与具体实施方式一至五相同。具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同点是：步骤三中所述的清洗：先使用去离子水进行清洗，再使用乙醇进行清洗。其他步骤与具体实施方式一至六相同。具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同点是：步骤三中所述的颗粒为40目～60目。其他步骤与具体实施方式一至七相同。具体实施方式九：本实施方式一种生物菌体负载的催化剂的应用，所述生物菌体负载的催化剂用于去除氮氧化物。采用以下实施例验证本专利技术的有益效果：实施例1：一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，按以下步骤完成：一、配制模板剂溶液A：将3g乳酸菌冻干粉分散于150mL去离子水中，使用恒温加热磁力搅拌器在30℃的温度条件下充分搅拌并用显微镜观察乳酸菌细胞形态，至乳酸菌冻干粉均匀分散在去离子水中，得到模板剂溶液A；二、配制前驱体溶液B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤完成：/n一、配制模板剂溶液A：将生物菌体冻干粉分散于去离子水中，在25℃～40℃的温度条件下充分搅拌，得到模板剂溶液A；/n二、配制前驱体溶液B：将高锰酸钾与一水合硫酸锰溶于去离子水中，搅拌均匀，得到前驱体溶液B，所述前驱体溶液B中高锰酸钾与一水合硫酸锰的摩尔比为(1～18)：3；/n三、对模板剂溶液A搅拌的同时，将前驱体溶液B滴加至模板剂溶液A中，在25℃～40℃的温度条件下至反应完全，得到含有沉淀物的混合溶液C，所述模板剂溶液A与前驱体溶液B的体积比为1：(1～3)；将含有沉淀物的混合溶液C密封老化6h～12h，过滤得到沉淀物，将沉淀物清洗，真空干燥6h～12h，研磨成颗粒，得到生物菌体负载的催化剂。/n

【技术特征摘要】
1.一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，其特征在于该制备方法按以下步骤完成：
一、配制模板剂溶液A：将生物菌体冻干粉分散于去离子水中，在25℃～40℃的温度条件下充分搅拌，得到模板剂溶液A；
二、配制前驱体溶液B：将高锰酸钾与一水合硫酸锰溶于去离子水中，搅拌均匀，得到前驱体溶液B，所述前驱体溶液B中高锰酸钾与一水合硫酸锰的摩尔比为(1～18)：3；
三、对模板剂溶液A搅拌的同时，将前驱体溶液B滴加至模板剂溶液A中，在25℃～40℃的温度条件下至反应完全，得到含有沉淀物的混合溶液C，所述模板剂溶液A与前驱体溶液B的体积比为1：(1～3)；将含有沉淀物的混合溶液C密封老化6h～12h，过滤得到沉淀物，将沉淀物清洗，真空干燥6h～12h，研磨成颗粒，得到生物菌体负载的催化剂。


2.根据权利要求1所述的一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述的生物菌体冻干粉为乳酸菌冻干粉。


3.根据权利要求1所述的一种生物菌体负载的催化剂的制备方法，其特征在于步骤一中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李麟，李正，高凤雨，牛静东，何广泽，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22