一种用于NOx和CVOCs的协同脱除的催化剂及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种用于NOx和CVOCs的协同脱除的催化剂及其制备方法和用途。本发明专利技术的催化剂包括基体和活性组分，所述活性组分掺杂于所述基体的晶格中。其中，所述活性组分包括钒和任选的贵金属，所述基体为二氧化铈。本发明专利技术的催化剂可采用溶胶凝胶法制备而成。本发明专利技术的催化剂可以保证高效的NOx催化还原和CVOCs(如氯苯、二氯苯、二氯甲烷等)催化氧化，且具有较宽的反应温度窗口，在300

【技术实现步骤摘要】
一种用于NOx和CVOCs的协同脱除的催化剂及其制备方法和用途


[0001]本专利技术涉及一种用于NOx和CVOCs协同脱除的催化剂及其制备方法和用途，属于环境保护中的大气环境污染治理领域。

技术介绍

[0002]氮氧化物(NOx)和含氯挥发性有机物(CVOCs，Chlorinated Volatile Organic Compounds)是造成大气中雾霾、臭氧超标的主要污染物，对人体健康和生态环境会造成极大的危害。我国垃圾焚烧、钢铁烧结以及有色冶炼等行业所产生的烟气中均含有大量的NOx和二噁英，垃圾焚烧炉中的二噁英通常是由CVOCs(氯苯、二氯苯等)通过自由基缩合等反应生成，并因其高毒性和持久性，成为目前国内外的关注点。随着国家环保政策的逐渐严格，更多垃圾焚烧、钢铁烧结以及有色冶炼等相关企业将开始实施烟气超低排放控制工程。
[0003]目前我国垃圾焚烧、钢铁烧结以及有色冶炼等行业一般采用选择性催化还原技术(NH3‑
SCR)作为烟气脱硝技术，采用吸附剂喷射结合布袋除尘器作为烟气中的CVOCs等物质脱除的主要方法。然而，吸附法一方面会显著增加除尘设备运行负荷，提高体系的运行成本，并且该方法仅仅把CVOCs由烟气转移至吸附剂中，并没有真正实现CVOCs的完全消除。因此针对垃圾焚烧烟气、钢铁烧结以及有色冶炼等行业的烟气特征，利用现有催化反应装置，开发NOx和CVOCs协同脱除的双功能催化体系，把NOx和含氯挥发性有机物催化分解为N2、CO2、H2O和HCl(Cl2)等成分，在降低运行成本的同时真正实现NOx和CVOCs的减量化和无害化，具有重要的经济和社会价值。
[0004]在目前的NH3‑
SCR催化领域中，V2O5‑
WO3/TiO2是应用最为广泛的商业SCR催化剂，其中钒的含量一般不超过1wt.％，较多用于燃煤发电厂。该类催化剂的反应温度窗口较窄，在300
‑
400℃之间。而相应的垃圾焚烧、钢铁烧结以及有色冶炼等行业所排放得烟气温度较低(<300℃)。传统的V2O5‑
WO3/TiO2催化剂不适合垃圾焚烧、钢铁烧结以及有色冶炼等行业的复杂烟气。与此同时，传统的SCR催化剂对于CVOCs的催化氧化脱除能力较为有限，且反应过程中会产生大量的一氧化碳和多氯有机副产物，因此需要开发新型高效的协同反应催化剂。
[0005]专利文献1中公开了一种低温耐硫钒钛系脱硝催化剂，其为采用浸渍法制备的在催化剂载体表面负载V2O5、WO3以及Ru的催化剂，催化剂的载体为TiO2，活性成分为V2O5，助剂为WO3和Ru。该催化剂在150～400℃温度下的脱硝效率为90％以上，但是其协同脱除NOx和CVOCs的效率不能说是令人满意的。
[0006]引用文献
[0007]专利文献1：CN106111135A

技术实现思路

[0008]专利技术要解决的问题
[0009]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种能够适用于垃圾焚烧、钢铁烧结和有色冶炼等行业烟气的氮氧化物和含氯挥发性有机物的协同脱除的催化剂。
[0010]用于解决问题的方案
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采用二氧化铈作为基体，使活性组分掺杂于二氧化铈的晶格中，由此获得了能够以良好的效率协同脱除氮氧化物和含氯挥发性有机物的催化剂。
[0012]1、本专利技术提供一种用于氮氧化物NOx和含氯挥发性有机物CVOCs协同脱除的催化剂，所述催化剂包括基体和活性组分，其特征在于，
[0013]所述活性组分掺杂于的所述基体的晶格中，
[0014]其中所述活性组分包括钒，所述基体为二氧化铈。
[0015]2、根据上述1所述的催化剂，其中钒在所述催化剂中的含量为1
‑
10wt.％、优选3～8wt.％。
[0016]3、根据上述1或2所述的催化剂，其中所述活性组分还包括贵金属；和/或，贵金属在所述催化剂中的含量为0.1
‑
3wt.％、优选0.5～2wt.％。
[0017]4、根据上述3所述的催化剂，其中所述贵金属为钌、铂、钯中的一种或多种。
[0018]5、一种上述1
‑
4任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
[0019]将钒前驱体加入至草酸水溶液中，以得到混合溶液a；
[0020]将铈前驱体和任选的贵金属前驱体加入所述混合溶液a中，以得到混合溶液b；
[0021]将柠檬酸加入至所述混合溶液b中；和
[0022]将所得产物进行干燥、焙烧。
[0023]6、根据上述5所述的制备方法，其中所述钒前驱体为偏钒酸铵、草酸氧钒、乙酰丙酮氧钒中的一种或多种；和/或，所述贵金属前驱体为亚硝酰硝酸钌、三氯化钌、硝酸铂、硝酸钯中的一种或多种；和/或，所述铈前驱体为硝酸铈、硝酸铈铵中的一种或多种。
[0024]7、根据上述5或6所述的制备方法，其中在将所得产物进行干燥之前的各步骤中，反应温度为60
‑
100℃、优选70
‑
90℃。
[0025]8、根据上述4
‑
6任一项所述的制备方法，其中干燥温度为120
‑
200℃；和/或，焙烧温度为400
‑
600℃，焙烧时的升温速度为1
‑
3℃/min。
[0026]9、根据上述1
‑
4任一项所述的催化剂或者根据上述5
‑
8任一项所述的制备方法获得的催化剂在氮氧化物NOx和含氯挥发性有机物CVOCs的协同脱除中的用途。
[0027]10、根据上述9所述的用途，其中所述氮氧化物NOx为一氧化氮和二氧化氮中的一种或多种，所述含氯挥发性有机物CVOCs为氯苯、二氯苯、二氯甲烷和二氯乙烯中的一种或多种。
[0028]专利技术的效果
[0029]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
[0030]1)本专利技术的催化剂中，活性组分掺杂于二氧化铈晶格中，提供了丰富的酸性位点和氧化还原位点，并且可避免催化剂因积氯导致的中毒失活，因此使得本专利技术催化剂对氮氧化物NOx和含氯挥发性有机物CVOCs的协同脱除具有较高活性，具有较宽的反应温度窗口150～400℃，同时在300
‑
400℃的工作范围内具有较高的消除活性、较高的氮气选择性、较
高的二氧化碳选择性以及较高的氯化氢选择性；
[0031]2)本专利技术的催化剂具有较高的反应空速，有效地减少了催化剂的用量，极大地降低了成本；
[0032]3)本专利技术采用溶胶凝胶法制备，制备方法简单，方便蜂窝式/条状催化剂成型工艺探索。
附图说明
[0033]图1为6V
‑
CeO2和5V1Ru
‑
CeO2在协同脱除过程中氮氧化物和氯苯的脱除效率。
[0034]图2为6V
‑
CeO2和5V1R本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于氮氧化物NOx和含氯挥发性有机物CVOCs协同脱除的催化剂，所述催化剂包括基体和活性组分，其特征在于，所述活性组分掺杂于的所述基体的晶格中，其中所述活性组分包括钒，所述基体为二氧化铈。2.根据权利要求1所述的催化剂，其中钒在所述催化剂中的含量为1
‑
10wt.％、优选3～8wt.％。3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其中所述活性组分还包括贵金属；和/或，贵金属在所述催化剂中的含量为0.1
‑
3wt.％、优选0.5～2wt.％。4.根据权利要求3所述的催化剂，其中所述贵金属为钌、铂、钯中的一种或多种。5.一种权利要求1
‑
4任一项所述的催化剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：将钒前驱体加入至草酸水溶液中，以得到混合溶液a；将铈前驱体和任选的贵金属前驱体加入所述混合溶液a中，以得到混合溶液b；将柠檬酸加入至所述混合溶液b中；和将所得产物进行干燥、焙烧。6.根据权利要求5所述的制备方法，其中所述钒前驱体为偏钒酸铵、草酸氧钒、乙酰丙酮氧钒中的一种或多种；和/或...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭悦，宋子健，司文哲，陈建军，李俊华，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：