用于同步脱除燃煤烟气中有机废气和NOx的改性蜂窝整体式催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了用于同步脱除燃煤烟气中有机废气和NOx的改性蜂窝整体式催化剂及其制备方法与应用。本发明专利技术方法克服了目前商用挤出式催化剂用量大成本高、催化剂机械强度较低，在高硫、高氮、高氨烟气中对有机废气的温度窗口窄、活性低、CO

【技术实现步骤摘要】
用于同步脱除燃煤烟气中有机废气和NOx的改性蜂窝整体式催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于环境功能材料
，具体涉及用于同步脱除燃煤锅炉烟气中有机废气和NOx的金属复合改性蜂窝整体式催化剂及其制备方法与应用的制备方法及其及其在高硫、高氮、高氨烟气，工业锅炉、燃煤电厂、钢铁厂等燃煤过程烟气中有机废气与NOx单独控制，有机废气与NOx同步净化等大气污染治理中的应用。。

技术介绍

[0002]目前国内外有关燃煤过程中有机污染物生成机理认识严重不足，更缺乏相应控制手段。燃煤烟气中的挥发性有机物具有环境成分复杂(含有NH3、NO和SO2等)、浓度低(几十mg/m3)、烟气量大(百万级)、毒性高等特点，无法直接应用现有工业源VOCs吸附和催化氧化技术及材料。实际工况的SCR脱销装置中存在预留空间，比如“2+1”或者“3+1”结构，且燃煤锅炉的烟气温度区间满足目前商业催化剂的运行温度。鉴于此，本研究拟将NO脱硝技术与有机物氧化技术联用，即将有机物氧化的催化材料与商业的SCR催化剂进行原位复合，或将原有预留层填装为有机物氧化催化剂，期望得到同时脱除NO和有机物的催化材料。
[0003]商业SCR催化剂目前主要有蜂窝状、板式和波纹催化剂，其中蜂窝状整体挤出式催化剂广泛应用于工业烟气脱硝领域，但催化剂用量大成本高，且催化剂机械强度较低。在VOC的催化氧化工艺中，使用可以热交换系统的堇青石材料，实现了多余热量的有效回用，提高了VOCs净化效率。
[0004]鉴于此，本专利技术针对燃煤烟气的特性，开发出了一种用于同步脱除燃煤锅炉烟气中有机废气和NOx的金属复合改性蜂窝整体式催化剂，该催化剂在燃煤烟气中具有宽温度窗口及高CO
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选择性和稳定性。本专利技术制备的金属复合改性蜂窝整体式催化剂为高硫、高氮、高氨烟气，工业锅炉、燃煤电厂、钢铁厂等燃煤过程烟气中有机废气与NOx单独控制，有机废气与NOx同步净化等净化材料的制备与应用提供了新的思路和方向。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供了一种适应高硫、高氮、高氨烟气氛围，能够在工业锅炉、燃煤电厂、钢铁厂等燃煤过程烟气中对有机废气与NOx进行单独控制或有机废气与NOx同步净化的催化剂，应用于大气环境污染治理中。
[0006]本专利技术的目的通过以下技术方案来实现：
[0007]用于同步脱除燃煤烟气中有机废气和NOx的改性蜂窝整体式催化剂的制备方法，将X前驱体、V前驱体、W前驱体溶解于热水中，加入助剂和载体，然后煅烧而得到用于同时净化燃煤有机废气和NOx去除的金属改性催化剂；所述X前驱体为钼酸铵、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铈或硝酸钴；所述V前驱体为偏钒酸铵；所述W前驱体为钨酸铵；所述各组分的添加量满足：钼、铜、铁、铈或者钴的添加量为1～10wt％，钒的添加量为0.5～10wt％，钨的添加量为1～10wt％，所述助剂为硅溶胶、拟薄水铝石或羟基纤维素。
[0008]进一步地，将X前驱体、V前驱体和W前驱体加入去离子水充分混合，置于集热式恒温磁力搅拌器中恒温充分搅拌使其溶解，在搅拌状态下加入草酸前驱体，在搅拌状态下加入载体TiO2，继续恒温强力搅拌至蒸干，经真空干燥箱干燥、研磨、煅烧后，得到XOx
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WO3/TiO2粉末；所述V前驱体为偏钒酸铵；所述W前驱体为钨酸铵；所述X前驱体为钼酸铵、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铈、硝酸钴；所述钒的添加量占整体式催化剂质量的0.5％～10％；所述钨的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述钼或铜或铁的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述煅烧具体方法为：升温程序为先以2～5℃/min的速率从室温升至250～350℃，在250～350℃恒温60～120min，再以2～5℃/min的速率升至350～550℃，恒温3～6h，最后以1～10℃/min速率降至室温。
[0009]进一步地，首先将堇青石蜂窝陶瓷浸泡在硝酸溶液中2～4h，所用硝酸的质量分数为20～30％，取出后用蒸馏水洗涤至洗涤液pH为中性，然后在100～120℃温度下干燥3～9h，转移至马弗炉中在400～600℃温度下煅烧3～6h，以去除吸附的各种杂质；将XOx
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WO3/TiO2粉末或前驱体溶解于去离子水中，充分搅拌溶解后，加入硅溶胶、拟薄水铝石、羟基纤维素中的2种或3种，加入HCl调节pH为3
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5，搅拌后形成稳定的浆液，将堇青石样品块浸渍于上述浆液中超声5～30min负载浆液，然后吹扫残余悬浮液，在基体表面形成均匀的薄膜，100～200℃温度下干燥3～24h；然后重复上述浸渍过程直到负载量20％～80％；最后将样品块在400～600℃下煅烧3～6h而得；所述前驱体包括TiO2粉末、偏钒酸铵、钼酸铵、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铈、硝酸钴中的一种以上；所述钒的添加量占整体式催化剂质量的0.5％～10％；所述钨的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述钼或铜或铁的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述煅烧具体方法为：升温程序为先以2～5℃/min的速率从室温升至250～350℃，在250～350℃恒温60～120min，再以2～5℃/min的速率升至350～550℃，恒温3～6h，最后以1～10℃/min速率降至室温。
[0010]进一步地，将前驱体在60℃下溶解于去离子水中，充分搅拌溶解后，加入锐钛矿TiO2粉或XOx
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WO3/TiO2粉末，加入HCl调节pH为3
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5，恒温强力搅拌后形成稳定的浆液，将堇青石蜂窝陶瓷浸泡在硝酸溶液中2～4h，取出后用蒸馏水洗涤至洗涤液pH为中性，吹脱残夜后将其干燥、煅烧，以去除吸附的各种杂质；将预处理后的堇青石蜂窝陶瓷样品块浸渍于上述浆液中超声负载，然后吹扫残余悬浮液，在基体表面形成均匀的薄膜，干燥；然后重复上述浸渍过程直到负载量20％～80％；最后将样品块在马弗炉中煅烧，得到XOx
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WO3/TiO2蜂窝陶瓷整体催化剂；所述前驱体为偏钒酸铵、钨酸铵、钼酸铵、硝酸铜或硝酸铁；所述钒的添加量占整体式催化剂质量的0.5％～10％；所述钨的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述钼或铜或铁的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述煅烧具体方法为：升温程序为先以2～5℃/min的速率从室温升至250～350℃，在250～350℃恒温60～120min，再以2～5℃/min的速率升至350～550℃，恒温3～6h，最后以1～10℃/min速率降至室温。
[0011]进一步地，将偏钒酸铵、钨酸铵、钼酸铵、硝酸铜或硝酸铁在60℃下溶解于去离子水中，加入硅溶胶或拟薄水铝石或羟基纤维素，加入HCl调节pH为3
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5，加入锐钛矿TiO2粉或XOx
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WO3/TiO2粉末，恒温强力搅拌后形成稳定的浆液；将堇青石蜂窝陶瓷浸泡在硝酸溶液中2～4h，取出后用蒸馏水洗涤至本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于同步脱除燃煤烟气中有机废气和NOx的改性蜂窝整体式催化剂的制备方法，其特征在于，将X前驱体、V前驱体、W前驱体溶解于热水中，加入助剂和载体，然后煅烧而得到用于同时净化燃煤有机废气和NOx去除的金属改性催化剂；所述X前驱体为钼酸铵、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铈或硝酸钴；所述V前驱体为偏钒酸铵；所述W前驱体为钨酸铵；所述各组分的添加量满足：钼、铜、铁、铈或者钴的添加量为1～10wt％，钒的添加量为0.5～10wt％，钨的添加量为1～10wt％，所述助剂为硅溶胶、拟薄水铝石或羟基纤维素。2.根据权利要求1所述用于同步脱除燃煤烟气中有机废气和NOx的改性蜂窝整体式催化剂的制备方法，其特征在于，将X前驱体、V前驱体和W前驱体加入去离子水充分混合，置于集热式恒温磁力搅拌器中恒温充分搅拌使其溶解，在搅拌状态下加入草酸前驱体，在搅拌状态下加入载体TiO2，继续恒温强力搅拌至蒸干，经真空干燥箱干燥、研磨、煅烧后，得到XOx
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WO3/TiO2粉末；所述V前驱体为偏钒酸铵；所述W前驱体为钨酸铵；所述X前驱体为钼酸铵、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铈、硝酸钴；所述钒的添加量占整体式催化剂质量的0.5％～10％；所述钨的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述钼或铜或铁的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述煅烧具体方法为：升温程序为先以2～5℃/min的速率从室温升至250～350℃，在250～350℃恒温60～120min，再以2～5℃/min的速率升至350～550℃，恒温3～6h，最后以1～10℃/min速率降至室温。3.根据权利要求1或2所述用于同步脱除燃煤烟气中有机废气和NOx 的改性蜂窝整体式催化剂的制备方法，其特征在于，首先将堇青石蜂窝陶瓷浸泡在硝酸溶液中2～4h，所用硝酸的质量分数为20～30％，取出后用蒸馏水洗涤至洗涤液pH为中性，然后在100～120℃温度下干燥3～9h，转移至马弗炉中在400～600℃温度下煅烧3～6h，以去除吸附的各种杂质；将XOx
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WO3/TiO2粉末或前驱体溶解于去离子水中，充分搅拌溶解后，加入硅溶胶、拟薄水铝石、羟基纤维素中的2种或3种，加入HCl调节pH为3
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5，搅拌后形成稳定的浆液，将堇青石样品块浸渍于上述浆液中超声5～30min负载浆液，然后吹扫残余悬浮液，在基体表面形成均匀的薄膜，100～200℃温度下干燥3～24h；然后重复上述浸渍过程直到负载量20％～80％；最后将样品块在400～600℃下煅烧3～6h而得；所述前驱体包括TiO2粉末、偏钒酸铵、钼酸铵、硝酸铜、硝酸铁、硝酸铈、硝酸钴中的一种以上；所述钒的添加量占整体式催化剂质量的0.5％～10％；所述钨的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述钼或铜或铁的添加量占整体式催化剂质量的1％～10％；所述煅烧具体方法为：升温程序为先以2～5℃/min的速率从室温升至250～350℃，在250～350℃恒温60～120min，再以2～5℃/min的速率升至350～550℃，恒温3～6h，最后以1～10℃/min速率降至室温。4.根据权利要求1或2所述用于同步脱除燃煤烟气中有机废气和NOx的改性蜂窝整体式催化剂的制备方法，其特征在于，将前驱体在60℃下溶解于去离子水中，充分搅拌溶解后，加入锐钛矿TiO2粉或XOx
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WO3/TiO2粉末，加入HCl调节pH为3
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5，恒温强力搅拌后形成稳定的浆液，将堇青石蜂窝陶瓷浸泡在硝酸溶液中2～4h，取出后用蒸馏水洗涤至洗涤液pH为中性，吹脱残夜后将其干燥、煅烧，以去除吸附的各种杂质；将预处理后的堇青石蜂窝陶瓷样品块浸渍于上述浆液中超声负载，然后吹扫残余悬浮液，在基体表面形成均匀的薄膜，干燥；然后重复上述浸渍过程直到负载量20％～80％；最后将样品块在马弗炉中煅烧，得到XOx
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WO3/TiO2蜂窝陶瓷整体催化剂；所述前...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡芸，张益兰，肖高飞，林焙隆，付名利，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：