陶瓷纤维滤管催化剂及其分步制备方法技术

本发明专利技术涉及烟气脱硝领域，公开了一种陶瓷纤维滤管催化剂及其分步制备方法，该方法包括：(1)采用无机钛源溶液对陶瓷纤维滤管进行第一浸渍，经第一干燥和第一焙烧，得到第一陶瓷纤维滤管；(2)采用表面活性剂溶液对第一陶瓷纤维滤管进行第二浸渍，经第二干燥，得到改性陶瓷纤维滤管；(3)采用有机钛源溶液对改性陶瓷纤维滤管进行第三浸渍，经第三干燥和第二焙烧，得到第二陶瓷纤维滤管；(4)采用含锰源和/或钒源以及M源的溶液对第二陶瓷纤维滤管进行第四浸渍，经第四干燥和第三焙烧，得到陶瓷纤维滤管催化剂。本发明专利技术提供的陶瓷纤维滤管催化剂中陶瓷管基体与脱硝催化剂结合牢固，活性组分不易脱落且分散均匀，具有更好的脱硝活性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷纤维滤管催化剂及其分步制备方法


[0001]本专利技术涉及烟气脱硝领域，具体涉及一种陶瓷纤维滤管催化剂及其分步制备方法。

技术介绍

[0002]我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，燃煤产生的污染物主要有粉尘、二氧化硫、氮氧化物等，国家对污染物的排放标准日趋严格。烟气净化系统一般由烟气SCR脱硝系统、除尘系统及脱硫系统组合串联构成，具有占地面积大、运行和维护费用高、各系统间会相互干扰等缺点。陶瓷纤维滤管催化剂可以实现烟气中的颗粒物、二氧化硫和氮氧化物协同脱除的效果，具有占地面积小、运行成本低的优点。但是依然存在以下问题：(1)陶瓷管基体与脱硝催化剂结合不牢固，经过烟气后活性组分易脱落或在反吹过程中易脱落；(2)催化剂活性组分分散不均匀，容易导致陶瓷管催化剂活性较差。
[0003]因此，提供一种新的陶瓷纤维滤管催化剂及其分步制备方法具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为了解决现有技术存在的陶瓷管基体与脱硝催化剂结合不牢固，制得的陶瓷管催化剂脱硝活性较差的问题，提供一种陶瓷纤维滤管催化剂及其分步制备方法，该方法能够使陶瓷管基体与脱硝催化剂结合牢固，活性组分不易脱落；且催化剂活性组分均匀分散，从而提高了陶瓷管催化剂的脱硝活性。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种陶瓷纤维滤管催化剂的分步制备方法，该方法包括：
[0006](1)采用含无机钛源的溶液对陶瓷纤维滤管进行第一浸渍，然后经第一干燥和第一焙烧，得到负载有大颗粒二氧化钛的第一陶瓷纤维滤管；
[0007](2)采用含表面活性剂的溶液对所述第一陶瓷纤维滤管进行第二浸渍，然后经第二干燥，得到改性陶瓷纤维滤管；
[0008](3)采用含有机钛源的溶液对所述改性陶瓷纤维滤管进行第三浸渍，然后经第三干燥和第二焙烧，得到同时负载有大颗粒二氧化钛和小颗粒二氧化钛的第二陶瓷纤维滤管；
[0009](4)采用含锰源和/或钒源以及M源的溶液对所述第二陶瓷纤维滤管进行第四浸渍，然后经第四干燥和第三焙烧，得到陶瓷纤维滤管催化剂；
[0010]其中，M为Mo、W、Ce、Fe、Nb、Ni和Co中的至少一种。本专利技术第二方面提供一种由本专利技术第一方面所述的方法制备得到陶瓷纤维滤管催化剂，以所述陶瓷纤维滤管催化剂的总量为基准，所述陶瓷纤维滤管的含量为74
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82wt％，二氧化钛的含量为12
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18wt％，以氧化物计，活性组分的含量为6
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14wt％，所述活性组分包括Mn和/或V以及选自Mo、W、Ce、Fe、Nb、Ni和Co中的至少一种；所述催化剂的比表面积为110
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300m2/g，所述催化剂的孔容为0.1
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0.4cm3/g。
[0011]通过上述技术方案，本专利技术通过对陶瓷纤维滤管依次进行无机钛、表面活性剂和有机钛的浸渍，得到同时负载有尺寸为30
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50nm和5
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20nm的二氧化钛颗粒的陶瓷纤维滤管，然后再进行活性组分的负载，能够使陶瓷管基体与脱硝催化剂结合更牢固，活性组分不易脱落，催化剂具有更大的比表面积和孔容；且催化剂活性组分均匀分散，提高了陶瓷纤维滤管催化剂的脱硝活性。例如本专利技术实施例1制备的陶瓷纤维滤管催化剂的脱粉率为0.5％，将该催化剂用于脱硝反应中时，在200℃、250℃、300℃和350℃的脱硝效率分别为93％、95％、97％和98％；而对比例1制备的催化剂的脱粉率为8％，将该催化剂用于脱硝反应中时，在相同的条件下，在200℃、250℃、300℃和350℃的脱硝效率分别为82％、85％、85％和86％。
附图说明
[0012]图1为本专利技术实施例1制备得到的第二陶瓷纤维滤管的SEM图。
具体实施方式
[0013]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0014]目前，制备陶瓷纤维滤管催化剂的方法一般为采用无机钛和/或有机钛作为前驱体，对陶瓷纤维滤管进行多次重复浸渍，然后再进行活性组分的负载，该方法容易导致陶瓷管基体与脱硝催化剂结合不牢固，经过烟气后或在反吹过程中活性组分易脱落，且催化剂活性组分分散不均匀，导致陶瓷管催化剂的脱硝活性较差。为了解决上述问题，本专利技术的专利技术人在研究中发现，通过先使用无机钛作为前驱体在陶瓷纤维滤管孔道中形成粒径(30
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50nm)较大的二氧化钛颗粒；然后再使用表面活性剂对二氧化钛颗粒表面进行修饰；最后再使用有机钛作为前驱体在表面活性剂的作用下原位形成粒径(5
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20nm)较小的二氧化钛颗粒，表面活性剂的作用是修饰大颗粒外表面，降低表面张力，有助于有机钛分散液进入大颗粒间隙中，并为有机钛小颗粒的形成提供反应位点，从而形成粒径较小的颗粒。即本专利技术在表面活性剂的作用下，依次采用无机钛和有机钛对陶瓷纤维滤管进行分步浸渍，能够将小颗粒二氧化钛填充到大颗粒二氧化钛的缝隙间，使大小颗粒连接在一起形成与陶瓷纤维滤管结合更牢固的二氧化钛层，然后再负载活性组分从而制备得到陶瓷纤维滤管催化剂，该陶瓷纤维滤管催化剂在过滤烟气及反吹时催化剂不宜脱落；同时小颗粒的形成也提高了催化剂的比表面积和孔容，这样更有利于催化剂活性组分的均匀分散，从而进一步提高陶瓷纤维滤管催化剂的脱硝活性。
[0015]如前所述，本专利技术第一方面提供一种陶瓷纤维滤管催化剂的分步制备方法，该方法包括：
[0016](1)采用含无机钛源的溶液对陶瓷纤维滤管进行第一浸渍，然后经第一干燥和第一焙烧，得到负载有大颗粒二氧化钛的第一陶瓷纤维滤管；
[0017](2)采用含表面活性剂的溶液对所述第一陶瓷纤维滤管进行第二浸渍，然后经第二干燥，得到改性陶瓷纤维滤管；
[0018](3)采用含有机钛源的溶液对所述改性陶瓷纤维滤管进行第三浸渍，然后经第三干燥和第二焙烧，得到同时负载有大颗粒二氧化钛和小颗粒二氧化钛的第二陶瓷纤维滤管；
[0019](4)采用含锰源和/或钒源以及M源的溶液对所述第二陶瓷纤维滤管进行第四浸渍，然后经第四干燥和第三焙烧，得到陶瓷纤维滤管催化剂；
[0020]其中，M为Mo、W、Ce、Fe、Nb、Ni和Co中的至少一种。
[0021]本专利技术制备陶瓷纤维滤管催化剂的方法可以概括为在陶瓷纤维滤管上依次负载无机钛、表面活性剂和有机钛，即在表面活性剂的作用下，依次采用无机钛和有机钛对陶瓷纤维滤管进行分步浸渍，然后再进行活性组分的负载；而现有技术通常为采用无机钛或采用有机钛或采用无机钛和有机钛混合的方式对陶瓷纤维滤管进行多次重复浸渍，然后再进行活性组分的负载，不包括采用表面活性剂进行改性的步骤，也不包括分步浸渍的步骤。
[0022]在本专利技术的一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种陶瓷纤维滤管催化剂的分步制备方法，其特征在于，该方法包括：(1)采用含无机钛源的溶液对陶瓷纤维滤管进行第一浸渍，然后经第一干燥和第一焙烧，得到负载有大颗粒二氧化钛的第一陶瓷纤维滤管；(2)采用含表面活性剂的溶液对所述第一陶瓷纤维滤管进行第二浸渍，然后经第二干燥，得到改性陶瓷纤维滤管；(3)采用含有机钛源的溶液对所述改性陶瓷纤维滤管进行第三浸渍，然后经第三干燥和第二焙烧，得到同时负载有大颗粒二氧化钛和小颗粒二氧化钛的第二陶瓷纤维滤管；(4)采用含锰源和/或钒源以及M源的溶液对所述第二陶瓷纤维滤管进行第四浸渍，然后经第四干燥和第三焙烧，得到陶瓷纤维滤管催化剂；其中，M为Mo、W、Ce、Fe、Nb、Ni和Co中的至少一种。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述大颗粒二氧化钛的粒径为30
‑
50nm，所述小颗粒二氧化钛的粒径为5
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20nm。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(1)中，所述含无机钛源的溶液与陶瓷纤维滤管的体积比为1
‑
20：1，优选为1
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12：1；优选地，以TiO2计，所述含无机钛源的溶液的浓度为5
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20wt％；优选地，步骤(1)所述无机钛源选自硫酸钛、偏钛酸和四氯化钛中的至少一种，更优选为硫酸钛。4.根据权利要求1
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3中任意一项所述的方法，其中，步骤(2)中，所述含表面活性剂的溶液与第一陶瓷纤维滤管的体积比为1
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20：1，优选为1
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15：1；优选地，步骤(2)所述含表面活性剂的溶液的浓度为1
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5wt％，更优选为2
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4wt％；优选地，步骤(2)所述表面活性剂为阴离子表面活性剂和/或阳离子表面活性剂；进一步优选地，所述阴离子表面活性剂选自羧酸盐类表面活性剂、磺酸盐类表面活性剂、硫酸酯盐类表面活性剂、磷酸酯盐类表面活性剂和N
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酰基氨基羧酸盐类表面活性剂中的至少一种；进一步优选地，所述阳离子表面活性剂选自铵盐型表面活性剂、季铵盐型表面活性剂和杂环型表面活性剂中的至少一种。5.根据权利要求1
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4中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)中，所述含有机钛源的溶液与改性陶瓷纤维滤管的体积比为1
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20：1，优选为1
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10：1；优选地，步骤(3)所述有机钛源选自异丙醇钛、钛酸四丁酯乙醇和聚钛氧烷中的至少一种，更优选为异丙醇钛。6.根据权利要求1
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5中任意一项所述的方法，其中，步骤(3)所述含有机钛源的溶液的制备过程包括：将有机钛源与溶剂混合，然后向所得混合物中加入酸液，得到含有机钛源的溶液。7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述有机钛源与溶剂、酸液的体积比为1：5
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15：0.5
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3，优选为1：6
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12：1
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2.5；优选地，所述溶剂选自乙醇、甲醇、丙醇和异丙醇中的至少一种；优选地，所述酸液中的酸选自乙酸、草酸和盐酸中的至少一种。8.根据权利要求1
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7中任意一项所述的方法，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵春林，马子然，王宝冬，李歌，周佳丽，王红妍，马静，
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：