一种SCR催化剂模块及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种SCR催化剂模块及其制备方法，其中，SCR催化剂模块包括活性组分和硬化组分，活性组分至少包括V2O5或WO3中的一种；硬化组分为Al2O3‑

【技术实现步骤摘要】
一种SCR催化剂模块及其制备方法


[0001]本专利技术涉及大气污染物减排
，尤其涉及一种SCR催化剂模块及其制备方法。

技术介绍

[0002]NOx因其强致酸雨、光化学烟雾、雾霾、臭氧层破坏等诸多环境问题和威胁人体健康，成为主要大气污染物之一。工业窑炉固定源NOx的脱除领域，目前国际上最为成熟的技术为选择性催化还原脱硝(SCR)。而SCR催化剂为该技术的核心组成部分，其化学组成以及物理结构对脱硝效率有着至关重要的影响。
[0003]SCR催化剂的研究始于19世纪中后期，历经多年发展，早已实现商业化。目前商用SCR脱硝催化剂基本为V2O5‑
WO3(MoO3)/TiO2催化剂。然而我国工业烟气，如燃煤电厂、水泥工业、玻璃工业等，含有高含量粉尘、微量重金属、SO2等。当烟气通过催化剂的气流通道时，在高空速的条件下会引起催化剂磨损、堵塞、中毒。催化剂堵塞、中毒可通过再生恢复活性；但是催化剂磨损则是不可再生，这是降低SCR催化剂脱硝效率和寿命的重要因素。
[0004]因此，提供一种能够降低催化剂模块端部磨损SCR催化剂模块，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种SCR催化剂模块及其制备方法。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种SCR催化剂模块，包括活性组分和硬化组分，活性组分至少包括V2O5或WO3中的一种；硬化组分为Al2O3‑
SiO2；硬化组分在活性组分表面形成纳米硅铝凝胶薄膜网络。
[0007]可选择地，硬化组分Al2O3‑
SiO2由γ
‑
Al2O3和SiO2反应而成。
[0008]可选择地，活性组分包括V2O5或WO3；
[0009]活性组分中的V2O5由钒质供体反应而成；活性组分中WO3由钨质供体反应而成；
[0010]钒质供体为偏钒酸盐；
[0011]钨质供体为钨酸盐、偏钨酸盐或仲钨酸盐。
[0012]可选择地，活性组分包括V2O5或WO3；
[0013]活性组分中的V2O5由钒质供体反应而成；活性组分中WO3由钨质供体反应而成；
[0014]钒质供体选自偏钒酸钠、偏钒酸铵或偏钒酸钾中的一种或多种；
[0015]钨质供体选自偏钨酸铵、仲钨酸铵、钨酸铵或硝酸钨中的一种或多种。
[0016]根据本申请的另一个方面，提供了一种SCR催化剂模块的制备方法，包括以下步骤：
[0017]S1将钒质供体和/或钨质供体、模板剂溶解于去离子水或无水乙醇中搅拌反应，得到含活性组分的凝胶，并煅烧得到初级催化剂；
[0018]S2将酸性溶液处理后的生物质灰加入到碱性溶液中，混合搅拌得到生物质灰混合
液，过滤生物质灰混合液得到滤渣，用氨水溶解滤渣得到主要含有SiO2的第一溶液；将γ
‑
Al2O3粉末溶解于无水乙醇中配制得到γ
‑
Al2O3溶液，向γ
‑
Al2O3溶液中加入预定量的第一溶液，经反应处理后，得到第二溶液，将第二溶液置于无水乙醇中进行溶剂置换，得到Al2O3‑
SiO2水凝胶；
[0019]S3将初级催化剂浸渍于Al2O3‑
SiO2水凝胶中，待初级催化剂将Al2O3‑
SiO2水凝胶吸附后，将吸附了Al2O3‑
SiO2水凝胶的初级催化剂置于预定干燥气氛中干燥，煅烧得到SCR催化剂模块。
[0020]可选择地，步骤S1中的模板剂凝胶中还可以加入SCR催化剂，其具体操作为：
[0021]将钒质供体和/或钨质供体、模板剂溶解于去离子水或无水乙醇中搅拌反应，得到含活性组分的凝胶，将SCR催化剂浸渍于含活性组分的凝胶中，待含活性组分的凝胶被SCR催化剂吸附后，并煅烧得到初级催化剂。
[0022]可选择地，步骤S1具体操作为：
[0023]将钒质供体、钨质供体和模板剂溶解于去离子水或无水乙醇中配制成混合溶液，将混合溶液置于30～50℃温度条件下，恒温油浴反应2～48小时，然后磁力搅拌并加热复合溶液，得到含活性组分的凝胶，得到模板剂水凝胶，混合溶液中钒质供体的浓度为0.5～5mol/L、钨质供体的浓度为2～5mol/L、模板剂的浓度为0.02～0.3g/ml；
[0024]将SCR催化剂浸渍于模板剂水凝胶中，待SCR催化剂将模板剂水凝胶吸附后，待吸附了模板剂水凝胶的SCR催化剂干燥后，将干燥后的SCR催化剂置于氮气气氛中煅烧，在350
‑
600℃温度下煅烧1
‑
10小时，得到初级催化剂。
[0025]可选择地，步骤S2具体操作为：
[0026]热解生物质颗粒得到生物质灰，用酸性溶液处理生物质灰；
[0027]将酸性溶液处理后的生物质灰加入到碱性溶液中，配制成生物质灰的浓度为0.05～5g/mL的生物质灰混合液，过滤生物质灰混合液得到滤渣，向滤渣中加入氨水将滤渣调节至中性或弱碱性，得到第一溶液；
[0028]以体积百分比计，向无水乙醇中加入6～10％的γ
‑
Al2O3，搅拌均匀得到γ
‑
Al2O3溶液，按照铝/硅摩尔比为0.5～8:1，向γ
‑
Al2O3溶液中加入第一溶液，超声分散得到第二溶液；
[0029]将第二溶液置于3～20倍体积的无水乙醇中进行溶剂置换12～24小时，重复3～6次，得到Al2O3‑
SiO2水凝胶。
[0030]可选择地，步骤S21中热解生物质颗粒得到生物质灰具体操作为：
[0031]向粒径为40
‑
80目的生物质颗粒中加入0.02wt％～0.05wt％的辅助剂形成生物质颗粒混合物，其中，辅助剂选自氯化钾、磷酸二氢钾、氢氧化钙、碳酸钠中的一种或多种；
[0032]将生物质颗粒混合物置于无氧气氛中，以500
‑
1000摄氏度的热解温度热解处理15～60分钟，得到生物质灰；
[0033]用盐酸和硝酸的混合酸处理生物质灰，混合酸中盐酸和硝酸的体积比为1:0.3～3。
[0034]可选择地，步骤S3具体操作为：
[0035]将初级催化剂浸渍于Al2O3‑
SiO2水凝胶中，待初级催化剂将Al2O3‑
SiO2水凝胶吸附后，将吸附了Al2O3‑
SiO2水凝胶的初级催化剂置于CO2气氛中，以30～120℃的温度干燥3
‑
12
小时，再以900
‑
1000℃温度热处理0.5
‑
1小时，煅烧得到SCR催化剂模块。
[0036]本申请的SCR催化剂模块包括活性组分、模板剂和硬化组分，硬化组分在活性组分表面形成纳米硅铝凝胶薄膜网络。纳米硅铝凝胶薄膜网络能够有效降低SCR脱硝催化剂磨损量，延长SCR脱硝催化剂的使用寿命。
附图说明
[0037]构成本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种SCR催化剂模块，其特征在于，包括活性组分和硬化组分，所述活性组分至少包括V2O5或WO3中的一种；所述硬化组分为Al2O3‑
SiO2；所述硬化组分在所述活性组分表面形成纳米硅铝凝胶薄膜网络。2.如权利要求1所述的SCR催化剂模块，其特征在于，所述硬化组分Al2O3‑
SiO2由γ
‑
Al2O3和SiO2反应而成。3.如权利要求1所述的SCR催化剂模块，其特征在于，所述活性组分包括V2O5或WO3；所述活性组分中的V2O5由钒质供体反应而成；所述活性组分中WO3由钨质供体反应而成；所述钒质供体为偏钒酸盐；所述钨质供体为钨酸盐、偏钨酸盐或仲钨酸盐。4.如权利要求1所述的SCR催化剂模块，其特征在于，所述活性组分包括V2O5或WO3；所述活性组分中的V2O5由钒质供体反应而成；所述活性组分中WO3由钨质供体反应而成；所述钒质供体选自偏钒酸钠、偏钒酸铵或偏钒酸钾中的一种或多种；所述钨质供体选自偏钨酸铵、仲钨酸铵、钨酸铵或硝酸钨中的一种或多种。5.一种SCR催化剂模块的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1将钒质供体和/或钨质供体、模板剂溶解于去离子水或无水乙醇中搅拌反应，得到含活性组分的凝胶，并煅烧得到初级催化剂；S2将酸性溶液处理后的生物质灰加入到碱性溶液中，混合搅拌得到生物质灰混合液，过滤生物质灰混合液得到滤渣，用氨水溶解滤渣得到主要含有SiO2的第一溶液；将γ
‑
Al2O3粉末溶解于无水乙醇中配制得到γ
‑
Al2O3溶液，向γ
‑
Al2O3溶液中加入预定量的第一溶液，经反应处理后，得到第二溶液，将所述第二溶液置于无水乙醇中进行溶剂置换，得到Al2O3‑
SiO2水凝胶；S3将所述初级催化剂浸渍于所述Al2O3‑
SiO2水凝胶中，待初级催化剂将所述Al2O3‑
SiO2水凝胶吸附后，将吸附了Al2O3‑
SiO2水凝胶的初级催化剂置于预定干燥气氛中干燥，煅烧得到所述SCR催化剂模块。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中的模板剂凝胶中还可以加入SCR催化剂，其具体操作为：将钒质供体和/或钨质供体、模板剂溶解于去离子水或无水乙醇中搅拌反应，得到含活性组分的凝胶，将SCR催化剂浸渍于所述含活性组分的凝胶中，待所述含活性组分的凝胶被SCR催化剂吸附后，并煅烧得到初级催化剂。7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1具体操作为：将钒质供体、钨质供体和模板剂溶解于去离子水或无水乙醇中配制成混合溶液，将所述混合溶液置于30～50℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪澜，盛斌，卢蓓，盛树堂，李冰冰，孙花英，
申请(专利权)人：浙江盛旺环境工程有限公司，
类型：发明
国别省市：