同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂及其制备方法，属于烟气多污染物协同控制领域。其包括以下原料：复合载体材料、活性剂、活性增效剂、固氯剂和成型剂，活性剂中含有金属锰、铈、钨、锆和铜的硝酸盐，活性增效剂为金属钌盐，固氯剂为活性炭、氧化钙、碳酸钙和氧化镁。首先，利用浸渍法将活性剂和活性增效剂负载在复合载体材料上，制成粉体催化剂；第二步将粉体催化剂、固氯剂和成型剂搅拌均匀，制成浆体；最后将浆体制成不同形状的催化剂毛坯，经烘干、煅烧制得催化剂成品。催化剂具有良好的活性和较高的抗压强度，可应用在固体废物和危险废物焚烧含氯烟气的NO和VOCs同时脱除。和危险废物焚烧含氯烟气的NO和VOCs同时脱除。和危险废物焚烧含氯烟气的NO和VOCs同时脱除。

【技术实现步骤摘要】
同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂及其制备方法


[0001]本专利技术公开了同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂及其制备方法，属于烟气多污染物协同控制领域。

技术介绍

[0002]固体废物与危险废物焚烧排放的烟气中含有大量的一氧化氮（NO）和挥发性有机物（VOCs）。NO和VOCs是生成大气气溶胶和对流层臭氧（O3）的关键前体物，为遏制对流层O3浓度增长的趋势，减少PM2.5污染，NOx和VOCs的协同控制重要而急迫。利用氨气选择性催化还原技术（NH3
‑
SCR）对烟气NOx和VOCs进行协同减排是主流技术之一。目前已成功研制出钒基（VO
x
）类，锰基（MnO
x
）类和铈基（CeO2）类的NO
x
和VOCs同时脱除催化剂。
[0003]值得关注的是，固废和危废焚烧排放的烟气中SO2含量较低，但含氯气体如氯化氢（HCl）等含量高。在固废和危废焚烧过程，入炉物料中含有大量的含氯有机物如塑料、橡胶、皮革等，在高温燃烧时分解生成HCl；又如在垃圾和污泥掺烧过程，由于污泥干化脱水及改性调理时添加了三氯化铁、铝铁等铁盐、硫酸亚铁等，在高温反应时也会产生HCl；此外，含氯VOCs深度氧化分解会产生HCl。即使在反应炉内已经进行了HCl的排放控制，满足烟气HCl排放要求（50 mg/m3），但烟气中HCl仍会对催化剂有毒害作用。例如，HCl会引起催化剂V、Ce、Mn活性位点的流失，减少NH3、NO
x
、VOCs的吸附量，降低催化剂氧化还原活性等。因此，减少HCl对催化剂的影响，实现在同一催化剂上高效NO和VOCs同时脱除，急需要开发一种同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供一种同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂，包括以下重量份的原料：100
‑
120份粉末催化剂、4
‑
8份固氯剂和20
‑
30份成型剂，其中，催化剂粉末包括80
‑
100份复合载体材料、15
‑
20份活性剂和0.5
‑
1份活性增效剂。
[0006]作为本技术方案的进一步改进，所述复合载体材料有多级孔硅、二氧化钛和氧化铝，且多级孔硅、二氧化钛和氧化铝的质量比为0.5
‑
1:6
‑
8:2
‑
3。
[0007]作为本技术方案的进一步改进，所述活性剂至少含有硝酸锰、硝酸铈、偏钨酸铵、硝酸锆和硝酸铜，且活性剂中硝酸锰、硝酸铈、偏钨酸铵、硝酸锆和硝酸铜的质量比:4
‑
6：8
‑
10：1
‑
2：0.1
‑
1：0.1
‑
1。
[0008]作为本技术方案的进一步改进，所述活性增效剂为金属钌盐，包括硝酸钌、醋酸钌和氯化钌。
[0009]作为本技术方案的进一步改进，所述固氯剂至少包括活性炭、氧化钙、碳酸钙和氧化镁，且固氯剂中活性炭、氧化钙、碳酸钙和氧化镁的质量比为6
‑
8:10
‑
15:5
‑
8:2
‑
5。
[0010]作为本技术方案的进一步改进，所述成型剂至少包括羧甲基纤维素、硬脂酸镁、柠
檬酸和玻璃纤维丝，且成型剂中羧甲基纤维素、硬脂酸镁、柠檬酸和玻璃纤维丝的质量比为0.1
‑
10:0.1
‑
5:1
‑
10:2
‑
5。
[0011]另一方面，本专利技术提供了一种用于上述中任意一项所述的同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂的制备方法，包括以下步骤：S1、将多级孔硅、二氧化钛和氧化铝按质量比加入球磨罐中进行球磨，获得多级介孔结构的复合载体材料；S2、将活性剂、活性增效剂浸渍在复合载体材料上，用纯水过滤、洗涤后将混合物取出于100
‑
110℃干燥12
‑
24h，空气氛围下400
‑
650℃焙烧4
‑
6h，得到具备同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂粉体；S3、将粉体催化剂、固氯剂和成型剂送入搅拌器中，在搅拌的同时加入蒸馏水，搅拌2
‑
4h后获得均匀浆体；S4、用制得的浆体根据催化剂形状要求，送入挤压机挤压成不同形状的催化剂毛坯，催化剂毛坯烘干、煅烧、冷却后制得催化剂成品。
[0012]作为本技术方案的进一步改进，所述S4的烘干和煅烧程序如下：烘干温度为80
‑
110℃，时间12
‑
24h；煅烧具体为以2
‑
10℃/min的升温速率升温至目标煅烧温度，在300
‑
400℃的煅烧温度下，氮气气氛中焙烧3
‑
5h。
[0013]本专利技术制备所得同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂可应用在固体废物与危险废物焚烧含氯烟气的NO和VOCs同时脱除过程。
[0014]本专利技术的机理为：本专利技术提供一种同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂。该催化剂所具备的良好的NO和VOCs同时脱除效果、高抗氯中毒能力以及易挤出、不易捏碎、抗压强度高的优点，得益于多级孔硅、二氧化钛和氧化铝组成的多级介孔复合载体材料，锰、铈等金属氧化物活性位，活性炭、氧化钙、碳酸钙和氧化镁固氯剂以及羧甲基纤维素、硬脂酸镁、柠檬酸和玻璃纤维丝成型剂的作用。
[0015]多级介孔复合载体材料可以发挥不同尺寸分布孔对活性组分分散以及NH3、NO
x
和VOCs反应气体扩散的双重优势，缓解由多金属活性组分负载与其在孔道中分散之间的矛盾，促进活性组分在孔道中的分散和暴露，减少NH3、NO
x
和VOCs反应气体的扩散阻力，提高传质和反应效率。锰、铈、钨、锆和铜形成的复合金属氧化物提供合适的酸性和氧化还原性，复合金属氧化物是NO和VOCs脱除的反应活性位，使NH3‑
SCR脱硝和VOCs催化氧化高效进行。在活性增效剂氧化钌（RuO2）的作用下，HCl发生Deacon反应生成Cl2（HCl+O2→
Cl2+H2O），Cl2相较于HCl的吸附能力更弱，可直接逸散排放，对催化剂表面活性位点的影响较小，同时RuO2也可作为SCR脱硝和VOCs催化氧化的活性位点。其次，HCl等含氯气体可部分吸附在固氯剂中，降低了催化反应体系中含氯成分，减少氯成分对催化剂的影响。本专利技术催化剂结合氧化脱氯和吸附脱氯，达到减少氯成分对催化剂的影响的目的。
[0016]本专利技术在制备催化剂浆体过程中添加了羧甲基纤维素、硬脂酸镁、柠檬酸和玻璃纤维丝，羧甲基纤维素、硬脂酸镁和玻璃纤维丝有助于增加成型催化剂的抗压强度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：100
‑
120份粉末催化剂、4
‑
8份固氯剂和20
‑
30份成型剂，其中，催化剂粉末包括80
‑
100份复合载体材料、15
‑
20份活性剂和0.5
‑
1份活性增效剂；所述活性剂含有硝酸锰、硝酸铈、偏钨酸铵、硝酸锆和硝酸铜；所述活性增效剂为金属钌盐。2.根据权利要求1所述的同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂，其特征在于：所述复合载体材料含有多级孔硅、二氧化钛和氧化铝，且多级孔硅、二氧化钛和氧化铝的质量比为0.5
‑
1:6
‑
8:2
‑
3。3.根据权利要求1所述的同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂，其特征在于：所述活性剂中硝酸锰、硝酸铈、偏钨酸铵、硝酸锆和硝酸铜的质量比:4
‑
6：8
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10：1
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2：0.1
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1：0.1
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1。4.根据权利要求1所述的同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂，其特征在于：所述金属钌盐包括硝酸钌、醋酸钌和氯化钌。5.根据权利要求1所述的同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂，其特征在于：所述固氯剂含有活性炭、氧化钙、碳酸钙和氧化镁，且固氯剂中活性炭、氧化钙、碳酸钙和氧化镁的质量比为6
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8:10
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15:5
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8:2
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5。6.根据权利要求1所述的同时脱除NO和VOCs的抗氯中毒催化剂，其特征在于：所述成型剂含有羧甲基纤维素、硬脂酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶绿萌，陆鹏，黄建航，闫显辉，张明杨，杜建伟，温勇，岑超平，
申请(专利权)人：生态环境部华南环境科学研究所生态环境部生态环境应急研究所，
类型：发明
国别省市：