一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术属于污染尾气治理领域及固体废弃物资源化利用领域，公开了一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂及其制备方法与应用，本发明专利技术选择赤泥作为脱硝催化剂，将赤泥进行预处理，包括煅烧、水洗、酸洗，之后进行抽滤、干燥、煅烧，在研磨过筛，得到原始赤泥、水洗赤泥、酸预处理赤泥，再将酸预处理赤泥与硝酸铜水合物、硝酸铈水合物，加去离子水进行混合浸渍，在经过干燥、煅烧、研磨筛分而得到不同金属负载的赤泥基催化剂。本发明专利技术提供的催化剂不仅廉价易得，而且可高效催化脱除烟气中的氮氧化物NO

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于污染尾气治理领域及固体废弃物资源化利用领域，涉及一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂及其制备方法与应用，具体涉及一种用于燃煤烟气脱硝的，利用会产生环境污染的固体废弃物——赤泥制备的双金属催化剂。

技术介绍

[0002]近年来，我国的煤炭资源消费量依旧十分巨大，作为化石燃料燃烧的主要气体污染物，约90％的SO2和67％的NO
x
排放来自煤炭燃烧。这些酸性气体排放到大气中，会产生严重的大气污染问题，如酸雨、光化学烟雾等。我国的大部分NO
x
来自于工业源的排放，如点厂、水泥等行业。而对于燃煤电厂等行业的大气污染物排放标准很严苛，而目前大部分燃煤电厂的氮氧化物控制技术采用的是选择性氧化还原技术——SCR技术，即通过催化剂的作用，使氮氧化物转化为N2与H2O。目前商用的SCR催化剂大部分是采用V2O5‑
WO3/TiO2，但是该催化剂存在脱硝温度窗口窄、生产成本较高、钒生物毒性易造成二次污染等问题，其应用前景受到限制，因此开发廉价、高效、宽温度窗口、环保的新型SCR催化剂替代传统的钒钨钛催化剂已经势在必行。
[0003]拜耳法赤泥是制铝工业利用拜耳法工艺提取氧化铝时排出的碱性工业固体废弃物，不同工艺产生的赤泥的成分不尽相同，主要以FeO、AlO、CaO为主。赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的红褐色粉泥状废弃物，它的PH呈强碱性，颗粒极细，是一种产量极大的工业固体废料。它在氧化铝生产工艺中的产量很高，每生产1t氧化铝就可以产生一倍甚至两倍的赤泥废料。世界赤泥的平均利用率为15％，但我国赤泥的综合利用率仅为4％，而且生产的赤泥大部分采用陆上堆存处理，在占用大量土地的同时还会造成土地碱性化等环境污染问题。目前为止，赤泥的主要利用在金属回收、建筑材料、废气处理、水处理和土壤修复。实现赤泥的综合利用仍是目前工业上亟需解决的难题。赤泥具有大量的Fe2O3、Al2O3、SiO2、TiO2等物质，其中Fe2O3是SCR催化剂中的铁基催化剂的主要活性组分，其他主要成分也是常见的催化剂载体材料，因此拜耳法赤泥在SCR领域有很好的应用潜力，但是原始赤泥为碱性，导致其SCR活性较低，较其他如传统钒钨钛催化剂的性能仍有较大的差距。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂及其制备方法与应用。
[0005]本专利技术的采用的技术方案如下：
[0006]一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂，该催化剂是以酸预处理后的赤泥为载体，同时负载金属氧化物CuO与CeO2，以负载后的赤泥基催化剂为100计重，其中Cu的含量为0
‑
12重量份，Ce的含量为0
‑
12重量份。
[0007]该催化剂的粒径为40
‑
120目。
[0008]一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)将赤泥研磨，筛分至粒径为40
‑
120目的赤泥粉末；
[0010]2)在赤泥中加入浓度为1
‑
1.5mol/L的盐酸溶液，使其达到液固比为10：1，并充分溶解，然后将得到的酸性赤泥浆液在60
‑
80℃恒温水浴加热处理1
‑
2h，将加热后的赤泥浆液抽滤，水洗至中性，在105℃下干燥10
‑
16h，将干燥后的赤泥在马弗炉中采用空气气氛500
‑
600℃下煅烧4
‑
6h，研磨至40
‑
120目，得到酸预处理的赤泥；
[0011]3)将所得到的酸预处理的赤泥与硝酸铜固体水合物、硝酸铈的固体水合物、去离子水进行混合，再经60
‑
80℃的恒温水浴加热2
‑
6h进行浸渍，浸渍后在常压下110
‑
135℃进行旋转蒸发，后对所得的样品在100
‑
110℃下干燥，将干燥后的赤泥在马弗炉中采用空气气氛，在500
‑
600℃下煅烧4
‑
6h，研磨至40
‑
120目，得到所述的赤泥双金属负载催化剂。
[0012]一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂的应用，模拟烟气流量为700mL/min，其中NO、NH3、O2的百分含量分别为：0.1％、0.1％、4.0％，N2作为平衡气体，空速比(GHSV)设定为24000h
‑1，反应测试的温度区间为200
‑
400℃。
[0013]相比现有技术，通过本专利技术所述方案能够显著取得的有益效果为：
[0014]1.赤泥经过水洗、酸洗后，NO转化率得到了提高，与原始赤泥对比，最高NO转化率分别提高了8.9％及69.4％
[0015]2.Cu负载后的赤泥基催化剂对于低温烟气(200
‑
300℃)的脱硝性能有了极大的提高，最高NO转化率为87.8％。
[0016]3.Ce负载后的赤泥基催化剂对于中温烟气(300
‑
400℃)的脱硝性能有了极大的提高，最高为92.3％。
[0017]4.Cu/Ce双金属负载后的赤泥基催化剂，与Cu负载后的催化剂对比，对中温烟气(300
‑
400℃)有较高的NO转化率，同时极大的提高了赤泥基催化剂对低温烟气(200
‑
300℃)的NO转化率，最高达到95.5％，相对于Ce负载催化剂在250℃处的NO转化率提高了27.3％。
[0018]5.作为本专利技术脱硝催化剂的赤泥属于工业固体废弃物，价廉易得、活性高，可以实现废物高效利用并减少赤泥废弃物带来的环境污染，生产经济性高。
附图说明
[0019]图1为原始赤泥的NO转化率曲线；
[0020]图2为水洗赤泥的NO转化率曲线；
[0021]图3为酸预处理赤泥的NO转化率曲线；
[0022]图4为Cu负载赤泥的NO转化率曲线；
[0023]图5为Ce负载赤泥的NO转化率曲线；
[0024]图6为Cu/Ce双金属负载赤泥的NO转化率曲线；
[0025]图7为不同赤泥基催化剂的NO转化率曲线。
具体实施方式
[0026]以下是本专利技术的具体实施例，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0027]下述实施例中所述试验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所述试剂和材料，如
无特殊说明，均可从商业途径获得。
[0028]本专利技术选择拜耳法赤泥作为脱硝催化剂，该拜耳法赤泥的主要成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3。
[0029]在实施过程中，实验的反应条件如下：模拟烟气流量为700mL/min，其中NO、NH3、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂，其特征在于，所述催化剂是以酸预处理后的赤泥为载体，同时负载金属氧化物CuO与CeO2，以负载后的赤泥基催化剂为100计重，其中Cu的含量为0
‑
12重量份，Ce的含量为0
‑
12重量份。2.如权利要求1所述的一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂，其特征在于，所述催化剂的粒径为40
‑
120目。3.一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将赤泥研磨，筛分至粒径为40
‑
120目；2)在赤泥中加入酸溶液使其充分溶解，然后将得到的酸性赤泥浆液恒温水浴加热处理，加热后赤泥浆液抽滤，水洗至中性，干燥，煅烧，研磨筛分，得到酸预处理的赤泥；3)将所得到的酸预处理的赤泥与浸渍液进行混合，再经恒温水浴加热进行浸渍，浸渍后进行旋转蒸发后，对所得的样品干燥，煅烧，研磨，筛分，得到所述的赤泥双金属催化剂。4.如权利要求3所述的一种用于燃煤烟气脱硝的赤泥双金属催化剂的制备方法，其特征在于，步骤2)所述的酸性赤泥浆液恒温水浴加热处理具体是在赤泥中加入液固比为10:1的盐酸，酸浓度分别为1.0mol/L
‑
1.5mol/L，恒温水浴温度为60
‑
80℃，恒...

【专利技术属性】
技术研发人员：李扬，胡浩权，徐博，靳立军，杨赫，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：