一种多级孔分子筛基脱硝催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术提供了一种多级孔分子筛基脱硝催化剂及其制备方法与应用，制备方法包括：对ZSM

【技术实现步骤摘要】
一种多级孔分子筛基脱硝催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种多级孔分子筛基脱硝催化剂及其制备方法与应用，属于烟气脱硝


技术介绍

[0002]氮氧化物(NOx)是大气中主要的污染物。NOx的大量排放会给人类的身体健康、生活活动和自然生态环境带来严重的危害，包括对人体的致毒作用、形成的酸雨或酸雾对植物的损害作用、与碳氢化合物形成光化学烟雾对臭氧层的破坏等。因此，对烟气进行脱硝以及开发高效的脱硝催化剂显得至关重要。沸石分子筛以及改性分子筛是目前研究比较活跃的一类催化剂，具有较宽的活性温度窗口、较高的催化活性和较好的热稳定性等优点，近年来受到大量关注。目前，用于脱硝的杂原子改性ZSM-5分子筛具有微孔结构，但这种微孔结构的分子筛催化作用并不理想，而且这种分子筛孔径小、孔道窄，分子的扩散和吸附都被束缚，不可能发生反应停留时间短、反应速率高的情况。再者，微孔分子筛内部孔道连通性差、扩散路径长、传输阻力大，使用过程中常常发生积碳，使酸活性中心包埋于微孔孔道内，缩短催化剂使用寿命，影响催化效果。如果能够采取一定方法缩短分子筛扩散路径，提高孔道大小，即可推动分子筛在催化方向的新发展。此外，催化剂中的活性组分常常会因为团聚成团簇或大纳米粒子而导致其无法均匀地分散在催化剂表面，进而造成催化活性降低，影响脱硝效果，所以实现催化剂中活性组分的高度分散尤为重要。
[0003]因此，提供一种新型的多级孔分子筛基脱硝催化剂及其制备方法与应用已经成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

[0004]为了解决上述的缺点和不足，本专利技术的一个目的在于提供一种多级孔分子筛基脱硝催化剂的制备方法。
[0005]本专利技术的另一个目的还在于提供以上所述多级孔分子筛基脱硝催化剂的制备方法制得的多级孔分子筛基脱硝催化剂。
[0006]本专利技术的又一个目的还在于提供以上所述多级孔分子筛基脱硝催化剂在烟气脱硝处理过程中的应用。
[0007]本专利技术的再一个目的还在于提供一种烟气脱硝处理方法，所述方法使用以上所述多级孔分子筛基脱硝催化剂。
[0008]为了实现以上目的，一方面，本专利技术提供了一种多级孔分子筛基脱硝催化剂的制备方法，其中，所述制备方法包括：
[0009]对ZSM-5分子筛依次进行碱处理、酸处理，再经抽滤、洗涤、干燥后得到Na型多级孔ZSM-5分子筛；
[0010]对所述Na型多级孔ZSM-5分子筛进行离子交换，再经洗涤、干燥后，得到NH4型多级孔ZSM-5分子筛；
[0011]对所述NH4型多级孔ZSM-5分子筛进行焙烧，得到H型多级孔ZSM-5分子筛；
[0012]再采用封装-热解法将H型多级孔ZSM-5分子筛负载Fe，得到H型多级孔Fe/ZSM-5分子筛，再经焙烧后得到所述多级孔分子筛基脱硝催化剂。
[0013]在以上所述的制备方法中，所用ZSM-5分子筛可为市售常规商业ZSM-5分子筛。
[0014]对于本专利技术中的商业ZSM-5分子筛来源没有特殊的限定，采用本领域技术人员熟知的市售商品即可；在本专利技术的具体实施例中，所述商业ZSM-5分子筛具体购自于齐鲁华信高科有限公司。
[0015]在以上所述的制备方法中，优选地，碱处理所用试剂为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.2-0.6mol/L；更优选为0.5mol/L。
[0016]在以上所述的制备方法中，优选地，所述氢氧化钠水溶液与ZSM-5分子筛的液固比为10-40:1，单位分别为mL、g；更优选为20:1。
[0017]在以上所述的制备方法中，优选地，所述碱处理的温度为313-363K，时间为30-120min；更优选地，所述碱处理的温度为353K，时间为60min。
[0018]其中，通过碱处理的方法，可有选择性地脱除分子筛骨架硅原子，便于分子筛内生成晶内介孔。碱处理所用碱试剂浓度会对分子筛介孔孔道结构造成影响，当碱处理使用的碱浓度过高时，易造成分子筛骨架结构的坍塌，生成含有沸石次级结构的碎片，对分子筛催化剂脱硝性能造成较大影响。
[0019]在以上所述的制备方法中，优选地，酸处理所用试剂为盐酸，所述盐酸的浓度为0.05-0.3mol/L；更优选为0.1mol/L。
[0020]在以上所述的制备方法中，优选地，所述盐酸与碱处理后的ZSM-5分子筛的液固比为5-25:1，单位分别为mL、g；更优选为10:1。
[0021]在以上所述的制备方法中，优选地，所述酸处理的温度为313-363K，时间为30-120min；更优选地，所述酸处理的温度为353K，时间为60min。
[0022]对于NH3选择性催化还原NOx(NH
3-SCR)反应来说，催化剂表面酸性质决定了其高温脱硝反应活性，而通过对ZSM-5分子筛依次进行碱处理、酸处理调节了所制备得到的催化剂的表面酸性质，有利于NH
3-SCR反应的进行。
[0023]在以上所述的制备方法中，优选地，离子交换所用试剂为NH4Cl水溶液。
[0024]在以上所述的制备方法中，优选地，所述NH4Cl水溶液的浓度为0.8-1.2mol/L；更优选为1mol/L；
[0025]所述NH4Cl水溶液与经碱处理、酸处理后的ZSM-5分子筛的液固比为5-20:1，单位分别为mL、g；更优选为10:1。
[0026]在以上所述的制备方法中，优选地，所述离子交换的温度为323-363K，时间为60-180min；更优选地，所述离子交换的温度为353K，时间为120min。
[0027]在以上所述的制备方法中，优选地，所述焙烧为500-600℃焙烧4-8h；更优选地，焙烧为550℃焙烧6h。
[0028]在以上所述的制备方法中，所述洗涤为采用去离子水进行洗涤；另，本专利技术对干燥的温度及时间不作特殊要求，本领域技术人员可以根据现场实际作业需要合理设置干燥的温度及时间，只要保证可以实现目标产物干燥的目的即可。
[0029]在以上所述的制备方法中，优选地，封装-热解法负载Fe所用的铁源为二茂铁。
[0030]在以上所述的制备方法中，优选地，所述封装-热解法包括：
[0031]在氮气流量为3-20mL/min条件下，以2-5℃/min的升温速率将体系温度升到300-500℃，并于300-500℃对铁源进行气化封装30-120min；再以2-5℃/min的升温速率将体系温度升到400-700℃，并于400-700℃对所述铁源进行碳化1-3h。
[0032]在本专利技术一具体实施方式中，所述封装-热解法包括：
[0033]在氮气流量为3mL/min条件下，以2℃/min的升温速率将体系温度升到400℃，并于400℃对铁源进行气化封装60min；再以5℃/min的升温速率将体系温度升到500℃，并于500℃对所述铁源进行碳化2h。
[0034]在以上所述的制备方法中，所用水均为去离子水。
[0035]在以上所述的制备方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多级孔分子筛基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：对ZSM-5分子筛依次进行碱处理、酸处理，再经抽滤、洗涤、干燥后得到Na型多级孔ZSM-5分子筛；对所述Na型多级孔ZSM-5分子筛进行离子交换，再经洗涤、干燥后，得到NH4型多级孔ZSM-5分子筛；对所述NH4型多级孔ZSM-5分子筛进行焙烧，得到H型多级孔ZSM-5分子筛；再采用封装-热解法将H型多级孔ZSM-5分子筛负载Fe，得到H型多级孔Fe/ZSM-5分子筛，再经焙烧后得到所述多级孔分子筛基脱硝催化剂。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，碱处理所用试剂为氢氧化钠水溶液，所述氢氧化钠水溶液的浓度为0.2-0.6mol/L。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述氢氧化钠水溶液与ZSM-5分子筛的液固比为10-40:1，单位分别为mL、g。4.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述碱处理的温度为313-363K，时间为30-120min。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，酸处理所用试剂为盐酸，所述盐酸的浓度为0.05-0.3mol/L。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述盐酸与碱处理后的ZSM-5分子筛的液固比为5-25:1，单位分别为mL、g。7.根据权利要求1或5所述的制备方法，其特征在于，所述酸处理的温度为313-363K，时间为30-120min。8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，离子交换所用试剂为NH4Cl水溶液。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述NH4Cl水溶液的浓度为0.8-1.2mol/L；所述NH4Cl水溶液与经碱处理、酸处理后的ZSM-5分子筛的液固比为5-20:1，单位分别为mL、g。10.根据权利要求1，8-9任一项所述的制备方法，其特征在于，所述离子交换的温度为323-363K，时间为60-180min。11.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王有和，阎子峰，李婷婷，张忠东，汪毅，邢伟，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：