一种提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法，首先对比研究1

【技术实现步骤摘要】
一种提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法


[0001]本专利技术属于节能环保领域，具体涉及到一种提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法。

技术介绍

[0002]近年来，大气污染问题愈发严重，氮氧化物(NOx)作为大气的主要污染物之一，会对环境和人类正常生活产生影响，因此有必要对其进行控制。
[0003]催化还原法是目前控制NOx较为有效的方法，主要分为选择性催化还原技术(SCR)、选择性非催化还原技术(SNCR)以及非选择性催化还原技术(NSCR)。其中，SCR是脱除NOx最有效的方法之一。NH3‑
SCR技术是指在催化剂的作用下，通过氨作为还原剂将烟气中的NOx选择性还原为N2和H2O的技术，反应的温度一般由催化剂的活性决定，所以催化剂在NH3‑
SCR工艺中十分关键，它可以决定此过程的反应效率。
[0004]目前，常见的催化剂有钒基催化剂、铁基催化剂和锰基催化剂等。不同的催化剂具有不同的温度窗口和各自的优缺点。其中，钒基催化剂因其较高的NOx去除率和较好的N2O选择性而被广泛的应用。但是，钒具有毒性并且其温度窗口较高(300
‑
400℃)不适于实际应用。在无毒性的金属氧化物催化剂中，一些过渡金属被认为是SCR催化剂的良好替代物。
[0005]铁基催化剂具有无毒环保、温度窗口广以及成本低等优点，被广泛用于SCR烟气脱硝。但是单组分的铁基催化剂的脱硝效果不理想，研究发现在铁基催化剂中引入其它过渡金属元素可以提高催化剂的脱硝性能，如Mn
>‑
Fe2O3、Fe2O3‑
Al2O3等。然而，实验室制备这些催化剂的成本较高，限制了其工业应用的可能性。
[0006]天然的铁锰矿石价格低廉，且其中含有多种金属元素，有望成为SCR催化剂使用。但是，天然的铁锰矿石种类繁多，且有的矿石种类脱硝效果较差。
[0007]因此，如何通过调控方法提升天然铁锰矿石催化剂的低温SCR性能是亟待解决的问题。

技术实现思路

[0008]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0009]鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本专利技术。
[0010]因此，本专利技术的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法。
[0011]为解决上述技术问题，本专利技术提供了如下技术方案：一种提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法，包括，
[0012]将天然铁锰矿石干燥、粉碎、筛分、煅烧后，对比研究其脱硝性能，筛选出脱硝效果最佳的天然铁锰矿石，并确定最佳天然铁锰矿石中元素Fe、Mn、Al、Si的比例；
[0013]通过脱硝效果最佳的矿石中元素比例，添加Fe(NO3)3·
9H2O、Mn(NO3)2、Al(NO3)3·
9H2O和SiO2分别制备一元Fe、二元Fe
‑
Mn、三元Fe
‑
Mn
‑
Al及四元Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
Si催化剂，筛选出最佳的催化剂为二元Fe
‑
Mn催化剂，其中，制备方法为柠檬酸溶胶凝胶法；
[0014]对二元Fe
‑
Mn催化剂中Fe
‑
Mn的比例进行优选，筛选出最佳的催化剂。
[0015]作为本专利技术所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法的一种优选方案，其中：所述将天然铁锰矿石干燥、粉碎、筛分、煅烧，其中，筛分后粒度为40～60目，煅烧温度为550℃，煅烧时间为4～5h。
[0016]作为本专利技术所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法的一种优选方案，其中：所述最佳天然铁锰矿石中元素Fe、Mn、Al、Si的质量比例为0.4:4.48:1.15:1。
[0017]作为本专利技术所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法的一种优选方案，其中：所述对比研究其脱硝性能，其中，脱硝性能实验条件为：
[0018]烟气流量为200mL/min，其中NH3、NO和O2浓度分别为400ppm、400ppm和5vol.％，N2为平衡气体，反应体积空速为24000h
‑1。
[0019]作为本专利技术所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法的一种优选方案，其中：所述一元Fe催化剂的制备方法，包括，
[0020]将Fe(NO3)3·
9H2O和去离子水混合，制备成浓度为0.36mol/L的Fe(NO3)3·
9H2O的水溶液，然后与柠檬酸晶体混合，制得混合液，其中，柠檬酸晶体添加量为2.25g/20ml；
[0021]将混合溶液在60℃水浴中搅拌2h，然后在干燥箱中以105℃恒温干燥12h，使凝胶干燥；
[0022]干燥后，将样品粉碎，筛分至40
‑
60目，在马弗炉中以300℃煅烧5h，制得一元Fe催化剂。
[0023]作为本专利技术所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法的一种优选方案，其中：所述二元Fe
‑
Mn催化剂的制备方法，包括，
[0024]将Fe(NO3)3·
9H2O和Mn(NO3)2按天然铁锰矿石元素中Fe:Mn比例0.4:4.48制备成一定浓度的水溶液，然后与柠檬酸晶体混合，制得混合液，其中，所述Fe(NO3)3·
9H2O浓度为0.36mol/L，所述Mn(NO3)2浓度为4.07mol/L，柠檬酸晶体添加量为2.25g/20ml；
[0025]将混合溶液在60℃水浴中搅拌2h，然后在干燥箱中以105℃恒温干燥12h，使凝胶干燥；
[0026]干燥后，将样品粉碎，筛分至40
‑
60目，在马弗炉中以300℃煅烧5h，制得二元Fe
‑
Mn催化剂。
[0027]作为本专利技术所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法的一种优选方案，其中：所述三元Fe
‑
Mn
‑
Al催化剂的制备方法，包括，
[0028]将Fe(NO3)3·
9H2O、Mn(NO3)2和Al(NO3)3·
9H2O按天然铁锰矿石元素中Fe:Mn:Al比例0.4:4.48:1.15制备成一定浓度的水溶液，然后与柠檬酸晶体混合，制得混合液，其中，所述Fe(NO3)3·
9H2O浓度为0.36mol/L，所述Mn(NO3)2浓度为4.07mol/L，所述Al(NO3)3·
9H2O浓度为27.78mol/L，柠檬酸晶体添加量为2.25g/20ml；
[0029]将混合溶液在60℃水浴中搅拌2h，然后在干燥箱中以105℃恒温本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法，其特征在于：包括，将天然铁锰矿石干燥、粉碎、筛分、煅烧后，对比研究其脱硝性能，筛选出脱硝效果最佳的天然铁锰矿石，并确定最佳天然铁锰矿石中元素Fe、Mn、Al、Si的比例；通过脱硝效果最佳的矿石中元素比例，添加Fe(NO3)3·
9H2O、Mn(NO3)2、Al(NO3)3·
9H2O和SiO2分别制备一元Fe、二元Fe
‑
Mn、三元Fe
‑
Mn
‑
Al及四元Fe
‑
Mn
‑
Al
‑
Si催化剂，筛选出最佳的催化剂为二元Fe
‑
Mn催化剂，其中，制备方法为柠檬酸溶胶凝胶法；对二元Fe
‑
Mn催化剂中Fe
‑
Mn的比例进行优选，筛选出最佳的催化剂。2.如权利要求1所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法，其特征在于：所述将天然铁锰矿石干燥、粉碎、筛分、煅烧，其中，筛分后粒度为40～60目，煅烧温度为550℃，煅烧时间为4～5h。3.如权利要求1或2所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法，其特征在于：所述最佳天然铁锰矿石中元素Fe、Mn、Al、Si的质量比例为0.4:4.48:1.15:1。4.如权利要求3所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法，其特征在于：所述对比研究其脱硝性能，其中，脱硝性能实验条件为：烟气流量为200mL/min，其中NH3、NO和O2浓度分别为400ppm、400ppm和5vol.％，N2为平衡气体，反应体积空速为24000h
‑1。5.如权利要求4所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法，其特征在于：所述一元Fe催化剂的制备方法，包括，将Fe(NO3)3·
9H2O和去离子水混合，制备成浓度为0.36mol/L的Fe(NO3)3·
9H2O的水溶液，然后与柠檬酸晶体混合，制得混合液，其中，柠檬酸晶体添加量为2.25g/20ml；将混合溶液在60℃水浴中搅拌2h，然后在干燥箱中以105℃恒温干燥12h，使凝胶干燥；干燥后，将样品粉碎，筛分至40
‑
60目，在马弗炉中以300℃煅烧5h，制得一元Fe催化剂。6.如权利要求4所述提升天然铁锰矿石催化剂低温SCR脱硝性能的方法，其特征在于：所述二元Fe
‑
Mn催化剂的制备方法，包括，将Fe(NO3)3·
9H2O和Mn(NO3)2按天然铁锰矿石元素中Fe:Mn比例0.4:4.48制备成一定浓度的水溶液，然后与柠檬酸晶体混合，制得混合液，其中，所述Fe(NO3)3·
9H2O浓度为0.36mol/L，所述Mn(NO3)2浓度为4.07mol/L，柠檬酸晶体添加量...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢超越，孙运兰，刘亚芳，朱宝忠，陈九玉，毕诗霖，倪博，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：