一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂及其制备方法，包括如下步骤：在高锰酸钾水溶液中加入甲醇，进行还原反应，制得水钠锰矿型MnO2；对水钠锰矿型MnO2进行酸处理，将H

【技术实现步骤摘要】
一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于气体污染物脱除与催化剂材料
，具体涉及一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]这里的陈述仅提供与本专利技术相关的
技术介绍
，而不必然地构成现有技术。
[0003]生物质锅炉的烟气排放温度一般较低(80
‑
300℃)，难以直接使用中高温SCR催化工艺对NO
x
排放进行控制。另外，生物质燃料中的水溶性碱金属(以钾(K)为代表)的质量分数很高，催化剂往往会因严重的碱金属中毒而导致失活。以上成为目前限制脱硝技术发展的重要瓶颈。
[0004]水钠锰矿(即δ
‑
MnO2)是一种由具有共享边缘的MnO6八面体层组成的具有稳定层状结构的MnO2。这种特殊材料层间存在大量碱金属离子以稳定层状结构的电荷平衡。另外，水钠锰矿材料具有较大的比表面积，不同价态锰(Mn
3+
和Mn
4+
)的共存，活泼的晶格氧，良好的离子交换特性以及简单的合成方式。但是，专利技术人发现，现有的水钠锰矿也容易因碱金属中毒而导致失活。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂及其制备方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
[0007]第一方面，本专利技术提供一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0008]在高锰酸钾水溶液中加入甲醇，进行还原反应，制得水钠锰矿型MnO2；
[0009]对水钠锰矿型MnO2进行酸处理，将H
+
交换到水钠锰矿层间；
[0010]将获得的产物洗涤至中性，干燥，即得酸处理的水钠锰矿催化剂。
[0011]第二方面，本专利技术提供一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂，由所述制备方法制备而成。
[0012]上述本专利技术的一种或多种实施例取得的有益效果如下：
[0013]与原始水钠锰矿催化剂相比，酸处理的水钠锰矿催化剂的脱硝活性得到了些许提高；K
+
中毒后，原始水钠锰矿催化剂在整个低温段(50
‑
250℃)几乎完全失活，而酸处理的水钠锰矿催化剂在K
+
中毒后，脱硝活性虽有所下降，但仍展现出较好的脱硝活性，所以经过酸处理的水钠锰矿催化剂可以具有较好的抗碱金属中毒的性能。
附图说明
[0014]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0015]图1为固定床脱硝反应实验台，反应条件如下：模拟烟气流量为2000mL/min，其中NO、NH3、O2的百分含量分别为：0.1％、0.1％、3.0％，N2作平衡气体，空速比(GHSV)设定为30,000h
‑1。催化反应测试的温度区间为200
‑
500℃。
[0016]图2为实施例1制得的酸处理的水钠锰矿催化剂的脱硝活性曲线；
[0017]图3为实施例1中，K
+
中毒的酸处理的水钠锰矿催化剂的脱硝活性曲线
[0018]图4为对比例1制得的原始水钠锰矿催化剂的脱硝活性曲线；
[0019]图5为对比例1中，K
+
中毒的原始水钠锰矿催化剂的脱硝活性曲线；
[0020]图6为实施例1和对比例1中制得的SCR催化剂OL
‑
1(H)、K
‑
OL
‑
1(H)、OL
‑
1和K
‑
OL
‑
1的脱硝活性曲线；
[0021]图中：1、质量流量计；2、气体预混器；3、烟气预热段；4、温控仪；5、固定床石英反应器；6、浓磷酸；7、干燥瓶；8、烟气分析仪。
具体实施方式
[0022]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本专利技术使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0023]第一方面，本专利技术提供一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0024]在高锰酸钾水溶液中加入甲醇，进行还原反应，制得水钠锰矿型MnO2；
[0025]对水钠锰矿型MnO2进行酸处理，将H
+
交换到水钠锰矿层间；
[0026]将获得的产物洗涤至中性，干燥，即得酸处理的水钠锰矿催化剂。
[0027]以高锰酸钾(KMnO4)作为氧化剂，甲醇(CH3OH)作为还原剂，通过氧化还原反应制备水钠锰矿型MnO2催化剂的基础上，通过酸处理的方式将H
+
与水钠锰矿层中的K
+
进行交换，来提高催化剂的抗碱金属中毒性能。
[0028]在一些实施例中，高锰酸钾溶液中，高锰酸钾与水的质量比为15
‑
20:1；甲醇和高锰酸钾的质量比为1
‑
5:1。
[0029]优选的，甲醇和高锰酸钾反应的时间为8
‑
15h。
[0030]在一些实施例中，对水钠锰矿型MnO2进行酸处理的酸为硝酸，酸的浓度为0.2
‑
0.5mol/L。
[0031]选择硝酸主要是因为在抽滤过程中可以洗掉大量的硝酸根离子,且即使在催化剂的表面上仍有硝酸根的残留，也可在煅烧过程中分解掉、挥发掉。但是使用盐酸沉积的氯离子，或者使用硫酸沉积的硫酸根离子，都不能得到很好的去除。
[0032]优选的，水钠锰矿型MnO2与酸液的质量比为1:15
‑
20。
[0033]优选的，对水钠锰矿型MnO2进行酸处理的方法为：将水钠锰矿型MnO2浸渍在酸液中，浸渍时间为6
‑
10h，搅拌时间为1
‑
3h。
[0034]在一些实施例中，酸处理的水钠锰矿催化剂的烘干温度为100
‑
120℃，烘干时间为12
‑
24h。
[0035]第二方面，本专利技术提供一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂，由所述制备方法制备而成。
[0036]下面结合实施例对本专利技术作进一步说明。
[0037]实施例1
[0038]取一定量的高锰酸钾与去离子水按照液固比为20:1配置成浑浊液，磁力搅拌10min。然后添加一定量的去离子水和一定量的甲醇(添加甲醇用量按甲醇与高锰酸钾的质量比为2.5:1计算)并保持搅拌混合物12h。得到的沉淀用真空抽滤进行固液分离，再用去离子水洗涤几次直到中性。将中性滤饼置于鼓风干燥箱中在105℃下干燥12h至恒重。然后将所得水钠锰矿材料通过研磨和筛分得到100目以下的原始水钠锰矿粉末。
[0039]取一定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：在高锰酸钾水溶液中加入甲醇，进行还原反应，制得水钠锰矿型MnO2；对水钠锰矿型MnO2进行酸处理，将H
+
交换到水钠锰矿层间；将获得的产物洗涤至中性，干燥，即得酸处理的水钠锰矿催化剂。2.根据权利要求1所述的锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：高锰酸钾溶液中，高锰酸钾与水的质量比为15
‑
20:1；甲醇和高锰酸钾的质量比为1
‑
5:1。3.根据权利要求2所述的锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：甲醇和高锰酸钾反应的时间为8
‑
15h。4.根据权利要求1所述的锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：对水钠锰矿型MnO2进行酸处理的酸为硝酸，硝酸的浓度为0.2
‑
0.5mol/L。5.根据权利要求4所述的锰基低温抗碱金属中毒SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：水钠锰矿型MnO2与酸液的质量比为1:15
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，宣月，王美霞，韩奎华，路春美，王斌，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：