一种协同脱除NO制造技术

本发明专利技术属于环境保护与环境催化领域，具体涉及一种协同脱除NOx和VOCs的催化剂及其制备方法和应用。一种协同脱除NOx和VOCs的催化剂的制备方法，是以ZSM

【技术实现步骤摘要】
一种协同脱除NO
x
和VOCs的催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于环境保护与环境催化领域，具体涉及一种协同脱除NOx和VOCs的催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氮氧化物与甲苯是重要的光化学烟雾和臭氧污染的前体物，严重影响环境与人类健康。燃煤烟气是氮氧化物与甲苯的主要排放源，在燃煤烟气排放处理中，氮氧化物已有相当水平的治理，而VOCs由于浓度较低常常被忽视，但是由于烟气的排放总量巨大，现在也没有有效的控制技术，其对于环境与人类健康的影响是巨大的。目前，烟气中氮氧化物与VOCs的处理技术通常是在单独的单元中进行，由于经济性与实际工厂空间、以及烟气中VOCs本身浓度较低等问题，加装单独的单元并不符合目前的实际运用，若能在SCR单元中实现氮氧化物与VOCs的同时脱除，其意义是重大的。
[0003]最主流的氮氧化物脱除技术是NH3‑
SCR技术，其核心是催化剂的制备，现今的催化剂主要分为几类，一是商业的V
‑
W
‑
Ti催化剂，其拥有良好的氮氧化物催化活性，但是其温窗狭窄(350
‑
450℃)，加上V基本身的生物毒性，且对于同时脱除体系来说并不具备同时的温窗。二是CuCe系列催化剂，拥有良好的低温同时催化氮氧化物与甲苯的活性，但是稳定性不足，且CuCe体系的研究还不足。三是CeTi基催化剂拥有较高的稳定性，但是催化甲苯活性较为靠后，实际运用还存在许多困难。现有技术中的SCR催化剂，在用于同时氮氧化物和甲苯脱除时，往往存在无法同时脱除氮氧化物和甲苯、脱除温窗狭窄，或者脱除活性低、稳定性不足等问题，基于此，开发一种对于脱除氮氧化物和甲苯均具有优良脱除活性和稳定性的催化剂非常重要。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术的缺点和不足之处，本专利技术的第一目的在于提供一种协同脱除NOx和VOCs的催化剂的制备方法。
[0005]本专利技术的第二目的在于提供上述方法制备获得的一种协同脱除NOx和VOCs的催化剂。
[0006]本专利技术的第三目的在于提供上述一种协同脱除NOx和VOCs的催化剂在低温同时脱除NOx和VOCs系统中的应用。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0008]本专利技术的第一目的是提供一种协同脱除NOx和VOCs的催化剂的制备方法，以ZSM
‑
5分子筛为核，将ZSM
‑
5分子筛水热包裹MCM
‑
41后，焙烧制备成ZSM
‑
5@MCM
‑
41核壳分子筛，通过乙醇蒸干法将MnO
x
‑
CeO
x
负载到介微孔ZSM
‑
5@MCM
‑
41核壳分子筛上，再经焙烧制备成介微孔MnO
x
‑
CeO
x
/ZSM
‑
5@MCM
‑
41催化剂；
[0009]Mn在ZSM
‑
5@MCM
‑
41核壳分子筛上的负载量为10～25wt％，MnO
x
和CeO
x
的摩尔比为10：1～3；
[0010]进一步地，所述Mn在ZSM
‑
5@MCM
‑
41核壳分子筛上的负载量为15wt％，MnO
x
和CeO
x
的摩尔比为10：2。
[0011]进一步地，该制备方法包括以下步骤：
[0012](1)MCM
‑
41合成液的制备：将CTAB和Al(NO3)3溶解到TEAOH水溶液中，剧烈搅拌下将TEOS滴加到混合溶液中，室温下搅拌，所得溶胶作为MCM
‑
41壳层的合成液；
[0013](2)搅拌反应：将ZSM
‑
5分子筛粉末加入步骤(1)所得的MCM
‑
41壳层的合成液中，快速滴加酸液调节pH，室温下搅拌后，得到胶状白色混合液；
[0014](3)水热合成反应：将步骤(2)所得胶状白色混合液进行水热晶化反应，晶化温度为100～180℃，晶化时间为12～36h，水冷后，取出其中的混合物进行离心分离、将固体水洗至中性，最后将固体粉末干燥；
[0015](4)焙烧：将干燥后的样品于空气氛围下焙烧活化，得到介微孔ZSM
‑
5@MCM
‑
41分子筛，焙烧温度为450～600℃，焙烧时间为4～6h；
[0016](5)超声分散：将锰源和铈源溶于无水乙醇溶液中，溶解完全后加入步骤(4)所得到的ZSM
‑
5@MCM
‑
41分子筛，搅拌均匀后进行超声分散，之后在室温下继续搅拌，得到白色混合液；
[0017](6)乙醇蒸干：将步骤(5)所得到的白色混合液进行加热蒸干，持续搅拌至乙醇挥发完全，之后将所得到乳白色固体干燥；
[0018](7)焙烧：将步骤(6)干燥后的样品于空气氛围下焙烧活化，得到介微孔MnCe/ZSM
‑
5@MCM
‑
41催化剂，焙烧温度为350～450℃，焙烧时间为3～6h。
[0019]进一步地，步骤(2)中MCM
‑
41壳层的合成液与ZSM
‑
5分子筛的质量比为30：0.5～2；
[0020]进一步地，所述MCM
‑
41壳层的合成液与ZSM
‑
5分子筛的质量比为30：1。
[0021]进一步地，步骤(1)中所述的溶胶中TEAOH、TEOS、H2O、Al(NO3)3、CTAB的摩尔之比为0.8：1：200：0.04：0.8。
[0022]进一步地，步骤(2)中的盐酸溶液浓度为2mol
·
L
‑1，通过酸溶液将混合体系的pH调整至8～9，并且搅拌3～7h从而获得胶状白色混合液。
[0023]进一步地，步骤(3)中所述干燥的方法为置于105℃鼓风干燥箱中干燥8～16h。
[0024]进一步地，步骤(5)中所述的超声时间为45～60min，搅拌时长为1～3h，步骤(5)中所述的锰源、铈源分别为硝酸锰与六水合硝酸铈。
[0025]进一步地，所述锰源为硝酸锰的50wt.％水溶液。
[0026]进一步地，步骤(6)中所述的乙醇蒸干的方法是在60℃的水浴锅中进行，搅拌到出现凝胶状溶液或者完全干燥为止使得前驱体完全负载于载体上，然后将所得样品置于105℃鼓风干燥箱中干燥6～12h。
[0027]进一步地，步骤(4)和步骤(7)升温速率为3℃/min。
[0028]本专利技术的第二目的是提供上述的制备方法制备得到一种协同脱除NOx和VOCs的催化剂。
[0029]本专利技术的第三目的是提供一种协同脱除NOx和VOCs的催本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种协同脱除NOx和VOCs的催化剂的制备方法，其特征在于，以ZSM
‑
5分子筛为核，将ZSM
‑
5分子筛水热包裹MCM
‑
41后，焙烧制备成ZSM
‑
5@MCM
‑
41核壳分子筛，通过乙醇蒸干法将MnO
x
‑
CeO
x
负载到介微孔ZSM
‑
5@MCM
‑
41核壳分子筛上，再经焙烧制备成介微孔MnO
x
‑
CeO
x
/ZSM
‑
5@MCM
‑
41催化剂；Mn在ZSM
‑
5@MCM
‑
41核壳分子筛上的负载量为10～25wt％，MnO
x
和CeO
x
的摩尔比为10：1～3；优选地，所述Mn在ZSM
‑
5@MCM
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41核壳分子筛上的负载量为15wt％，MnO
x
和CeO
x
的摩尔比为10：2。2.根据权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)MCM
‑
41合成液的制备：将CTAB和Al(NO3)3溶解到TEAOH水溶液中，剧烈搅拌下将TEOS滴加到混合溶液中，室温下搅拌，所得溶胶作为MCM
‑
41壳层的合成液；(2)搅拌反应：将ZSM
‑
5分子筛粉末加入步骤(1)所得的MCM
‑
41壳层的合成液中，快速滴加酸液调节pH，室温下搅拌后，得到胶状白色混合液；(3)水热合成反应：将步骤(2)所得胶状白色混合液进行水热晶化反应，晶化温度为100～180℃，晶化时间为12～36h，水冷后，取出其中的混合物进行离心分离、将固体水洗至中性，最后将固体粉末干燥；(4)焙烧：将干燥后的样品于空气氛围下焙烧活化，得到介微孔ZSM
‑
5@MCM
‑
41分子筛，焙烧温度为450～600℃，焙烧时间为4～6h；(5)超声分散：将锰源和铈源溶于无水乙醇溶液中，溶解完全后加入步骤(4)所得到的ZSM
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：喻成龙，贾学辉，方汉孙，刘荣，熊江波，李丹萍，王金亮，戴振华，但竣辉，汪露，
申请(专利权)人：江西农业大学，
类型：发明
国别省市：