本发明专利技术涉及脱硝领域，具体涉及介孔TiO2材料及其制备方法和催化剂及其制备方法以及烟气脱硝方法。在所述介孔TiO2材料中，晶型为锐钛矿型，所述介孔TiO2材料的孔容为0.52-0.73cm3/g，比表面积为330-570m2/g。所述介孔TiO2材料的比表面积较大，热稳定性好，用作载体时，能够使过渡金属活性组分均匀地掺杂到骨架中，有效提升活性组分的使用效率，提高活性位点的数量，进而增加催化剂的脱硝性能，在较低温度(150-400℃)实现高的催化活性。400℃)实现高的催化活性。400℃)实现高的催化活性。
【技术实现步骤摘要】
介孔二氧化钛材料及其制备方法和催化剂及其制备方法以及烟气脱硝方法
[0001]本专利技术涉及脱硝领域，具体涉及介孔TiO2材料及其制备方法和催化剂及其制备方法以及烟气脱硝方法。
技术介绍
[0002]选择性催化还原法(SCR)被认为是目前最好的烟气脱硝技术，具有较高的脱硝效率(可达90％)，且技术较为成熟，无二次污染，在国内外得到越来越多的应用。在SCR装置实际运行中，多种原因可能导致催化剂活性降低、寿命减少。如烟气中碱金属及砷造成的催化剂中毒、催化剂烧结、催化剂孔堵塞、催化剂磨损、水蒸气凝结和硫酸盐及硫铵盐沉积等。对于失效的催化剂首先考虑的处理方式是催化剂的再生，如果失效催化剂采用再生方式仍不能恢复其活性，则只能进行催化剂的更新。
[0003]目前SCR脱硝催化剂通常采用“2+1”的安装方式，即先安装2层催化剂，约3年后再加装第3层，3年后更换第1层催化剂，此后每2年更换一层催化剂。根据SCR催化剂3年左右的使用寿命来推算，每年会有大量的废脱硝催化剂产生。
[0004]大量失效的废脱硝催化剂如何处理已经引起世界各国的高度重视。例如将SCR废脱硝催化剂进行无害化处理方式，即把催化剂压碎后进行填埋。但SCR废脱硝催化剂压碎后进行填埋，一方面会占用大量的土地资源，增加企业的成本；另一方面催化剂在使用过程当中所吸附的一些有毒、有害物质以及自身所含有的一些金属元素会由于各种作用而进入到自然环境，特别是水体中，给环境带来严重危害；再一方面SCR催化剂本身含有的WO3、V2O5和TiO2都是宝贵的资源，废脱硝催化剂丢弃导致其中所含有的各种有价金属资源未能得到回收利用，会造成有效资源的巨大浪费。
[0005]目前以废SCR脱硝催化剂为原料回收TiO2，根据工艺，可分为湿法和干法两种。干法主要是将废SCR催化剂在高温条件下与钠盐(碳酸钠或氢氧化钠)进行煅烧，煅烧温度较高，约为500℃-1000℃，能耗较大。湿法工艺主要分为酸法和碱法。目前无论是酸法还是碱法，均尚未见任何关于废SCR脱硝催化剂制备介孔TiO2的相关报道。
[0006]CN104326506A公开了用于回收失效脱硝催化剂中二氧化钛的方法，专利技术包括(1)研磨，将失效脱硝催化剂研磨至粉末状置于敞口容器内，向敞口容器中滴加适量蒸馏水防止结底；(2)酸解，质量分数为98％的浓硫酸加入敞口容器，对敞口容器加热使粉末溶解，在加热过程中持续搅拌使固液混合均匀，当敞口容器内的溶液呈棕黄色时停止加热，冷却至≤30℃得到钛液；(3)中和，将质量分数50％-80％活性钙含量为80％的石灰乳溶液逐滴滴加到钛液中，边滴加边摇匀，控制钛液温度≤70℃，充分反应后冷却至室温；(4)浓缩水解，将中和后的钛液浓缩至195-205g/L，加入晶种加热水解；(5)过滤漂洗；(6)烘干煅烧。
[0007]CN105838885A公开了一种废SCR催化剂的综合回收利用方法，该方法为：将废SCR催化剂进行机械粉碎，然后加入H2SO4溶液中，在微波作用下浸出钒，经固液分离得到酸浸液和浸出渣；浸出渣送入氨水溶液中，在微波作用下浸出钨，固液分离后得到含钨酸铵的浸出
液，蒸发结晶即可得到仲钨酸铵，滤渣即为粗TiO2；酸浸液采用5,8-二乙基-7-羟基-6-十二烷基肟和三辛胺萃取钒，然后用氢氧化钠溶液进行反萃；反萃液调pH至8-10加氯化铵沉钒，得到偏钒酸铵产品。
[0008]CN106745230A公开了一种从废弃SCR脱硝催化剂中分离回收二氧化钛的方法，该专利技术包括以下步骤：将预处理后的废弃SCR脱硝催化剂粉末用碱液进行浸渍，浸渍方法为四级错流或二级逆流法，浸渍后的滤饼经水洗、干燥、煅烧，获得高纯度二氧化钛粉末。
[0009]从已有的文献、专利报道可以看出，直至目前有关废弃SCR脱硝催化剂制备介孔TiO2的几乎没有。
技术实现思路
[0010]本专利技术的目的之一是填补以废SCR脱硝催化剂生产介孔TiO2材料的空白，提高废SCR脱硝的附加值，提高废SCR脱硝催化剂的利用率。
[0011]本专利技术的目的之二是提供一种制备介孔TiO2的方法，制备的介孔TiO2比表面积较大，热稳定性好，不仅可以作为脱硝催化剂载体，还可用于抗肿瘤药物载体、光催化剂、电池负极材料、防腐保温材料、单原子催化剂载体等，应用领域广泛。
[0012]本专利技术的目的之三是提供一种催化剂，该催化剂用于脱硝反应时，能够在较低的脱硝温度实现明显较高的脱硝效率，有效地降低废气中NO
x
的含量。
[0013]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种介孔TiO2材料，其中，晶型为锐钛矿型，所述介孔TiO2材料的孔容为0.52-0.73cm3/g，比表面积为330-570m2/g。
[0014]本专利技术第二方面提供了一种制备介孔TiO2材料的方法，包括：
[0015](1)将含钛废SCR脱硝催化剂进行除灰和破碎，得到第一粉末；
[0016](2)将第一粉末与浓硫酸混合调浆，得到第一混合料；
[0017](3)将所述第一混合料进行焙烧，得到第一熟料；
[0018](4)将所述第一熟料进行浸出，并过滤得到第一滤渣和第一滤液；
[0019](5)将所述第一滤液与模板剂混合得到第二混合料，将所述第二混合料进行水热晶化，之后进行过滤、第一干燥、第一锻烧，得到介孔TiO2材料；
[0020]其中，所述第一滤液含有Ti(SO4)2。
[0021]优选地，所述第一滤液含有2800-4000mg/L的Ti
4+
、180-450mg/L的V
5+
，20-90mg/L的Ca
2+
、40-200mg/L的Na
+
。
[0022]本专利技术第三方面提供了一种催化剂，其中，所述催化剂包含载体和负载在载体上的活性组分，所述载体为本专利技术第一方面所述的介孔TiO2材料和/或本专利技术第二方面所述的方法制备得到的介孔TiO2材料。
[0023]本专利技术第四方面提供了一种制备催化剂的方法，包括：将活性组分负载至载体上，所述载体为本专利技术第一方面所述的介孔TiO2材料和/或本专利技术第二方面所述的方法制备得到的介孔TiO2材料；
[0024]优选地，使用浸渍法将活性组分前驱体负载至所述载体上，并经第二干燥、第二煅烧得到所述催化剂。
[0025]本专利技术第五方面提供了一种烟气脱硝方法，所述方法包括将含有氮氧化物的工业废气与含有氨气、氧气和氮气的混合气在100-400℃温度下，与脱硝催化剂相接触进行脱硝
反应，其中，所述脱硝催化剂为本专利技术第三方面所述的催化剂和/或本专利技术第四方面所述的方法制备得到的催化剂。
[0026]优选地，所述工业废气中，氮氧化物以NO计的体积浓度为100-1000ppm。
[0027]本专利技术所述制备介孔TiO2的方法填补了利用废SCR脱硝催化剂生产介孔TiO2材料的空白，并且制备方法操作简单，成本低廉，原料的利用率高，介孔TiO2产率高，实现了本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种介孔TiO2材料，其特征在于，晶型为锐钛矿型，所述介孔TiO2材料的孔容为0.52-0.73cm3/g，比表面积为330-570m2/g。2.根据权利要求1所述的介孔TiO2材料，其中，所述介孔TiO2材料中，孔径为6-10nm的孔体积含量为80-92％，孔径小于2nm的孔体积含量为7-15％，优选地，孔径为0.5-1.6nm的孔体积含量为10-15％。3.根据权利要求1或2所述的介孔TiO2材料，其中，所述介孔TiO2材料还含有0.04-0.18重量％的V2O5，0.05-0.12重量％的Na2O，0.02-0.09重量％的CaO。4.一种制备介孔TiO2材料的方法，包括：(1)将含钛废SCR脱硝催化剂进行除灰和破碎，得到第一粉末；(2)将第一粉末与浓硫酸混合调浆，得到第一混合料；(3)将所述第一混合料进行焙烧，得到第一熟料；(4)将所述第一熟料进行浸出，并过滤得到第一滤渣和第一滤液；(5)将所述第一滤液与模板剂混合得到第二混合料，将所述第二混合料进行水热晶化，之后进行过滤、第一干燥、第一锻烧，得到介孔TiO2材料；其中，所述第一滤液含有Ti(SO4)2；优选地，所述第一滤液含有2800-4000mg/L的Ti
4+
、180-450mg/L的V
5+
，20-90mg/L的Ca
2+
、40-200mg/L的Na
+
。5.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述浓硫酸的浓度为85-92重量％；优选地，第一粉末与浓硫酸的质量比为1：(1.5-2)；优选地，所述混合调浆的条件包括：温度为15-35℃。6.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(3)中，所述焙烧的条件包括：温度为150-300℃，时间30-90min；优选地，温度为200-250℃，时间60-80min。7.根据权利要求4所述的方法，其中，在步骤(5)中，模板剂的用量以使第二混合料中Ti
4+
与模板剂的质量浓度比为1:(0.5-1.5)；优选地，所述模板剂选自聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧乙烷三嵌段共聚物、十...
【专利技术属性】
技术研发人员：李歌，王宝冬，马子然，周佳丽，王红妍，赵春林，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：
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