專利名稱：用于脫除NOx的稀土改性凹凸棒石催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于凹凸棒石催化劑的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于脫除NOx的稀土改性凹凸棒石催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOx)是由氮、氧兩種元素組成的化合物，它不僅是酸雨形成的主要原因，而且可與碳?xì)浠锏确磻?yīng)形成光化學(xué)煙霧，是主要大氣污染物之一。氮氧化物主要來自燃煤煙氣(固定源)以及汽車尾氣(移動(dòng)源)。隨著工業(yè)燃煤量增大和汽車保有量增加，其排放到大氣中的NOx含量也隨之大量增加。因此，由NOx引起的環(huán)境污染也越來越受到人們的 重視。NOx的水溶性和反應(yīng)活性較差，治理較困難，技術(shù)要求高。常用的NOx脫除方法包括選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法、電子束照射法、活性焦吸附法、尿素法、氨法和鈷氨溶液脫除法等。NOx選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是指在催化劑存在下使還原劑優(yōu)先與廢氣中的NOx反應(yīng)并使其還原為N2的催化過程。目前，用NH3作還原劑，在TiO2-V2O5-WO3催化劑作用下選擇性催化還原廢氣中的NOx使之生成N2,該方法在國(guó)外已經(jīng)成功應(yīng)用于治理固定源污染如硝酸廠尾氣、發(fā)電廠煙道氣、重油鍋爐廢氣等；對(duì)于流動(dòng)污染源如汽車等的尾氣治理目前成熟的催化劑是以堇青石(2Mg0 · 2A1203 · 5Si02)蜂窩陶瓷為載體，用Al2O3和CeO2為涂層，并用貴金屬為活性組分，可同時(shí)脫除CO、HC及NOx的三效催化劑。近年來迅速發(fā)展的低溫等離子體催化(non-thermal plasma catalysis)技術(shù)是治理低濃度廢氣的有效方法之一，并得到深入研究和發(fā)展。國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究表明低溫等離子體協(xié)同催化作用相比單個(gè)作用時(shí)能有效增強(qiáng)氮氧化物脫除效率。Stefan Broer等人在100 250°C下以氨為還原劑，采用介質(zhì)阻擋放電產(chǎn)生低溫等離子體，并和V205-W03/Ti02催化劑作用于模擬機(jī)動(dòng)車尾氣(含82%N2、13%02、5%H20、500mg/m3N0x和500mg/m3NH3)，在低于140°C時(shí)不經(jīng)過等離子體處理N0x幾乎沒有脫除；當(dāng)在催化轉(zhuǎn)化前附加介質(zhì)阻擋放電時(shí)約有70%的NOx被還原，此時(shí)溫度低于100°C ；N0和NO2在催化反應(yīng)中共存，加強(qiáng)了催化反應(yīng)的選擇性。天津大學(xué)劉昌俊等人通過X射線光譜證明了交流介質(zhì)阻擋放電等離子體能在沸石微孔內(nèi)引發(fā)催化反應(yīng)，等離子體不僅能降低催化劑表面活化能，而且還誘導(dǎo)表面催化反應(yīng)。雖然低溫等離子體協(xié)同催化脫除NOx的催化劑種類很多，但大多采用貴重金屬催化劑，并且需要還原劑，因而導(dǎo)致NOx的脫除成本較高，同時(shí)NOx的脫除效率也有待進(jìn)一步提高。因此，隨著NOx污染的不斷加劇，如何制取低溫活性較強(qiáng)、吸附效果好、催化效率高、反應(yīng)快、氣阻小、操作簡(jiǎn)單以及運(yùn)行費(fèi)用低的催化劑，是一個(gè)亟待解決的、同時(shí)具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于脫除NOx的稀土改性凹凸棒石催化劑的制備方法。本發(fā)明采用酸洗凹凸棒石為催化劑載體，并用稀土元素鈰以及銅氧化物改性制備一種新型的脫除氮氧化物的催化劑，由本發(fā)明制得的催化劑具有低溫活性較強(qiáng)、吸附效果好，催化效率高、反應(yīng)快、氣阻小、操作簡(jiǎn)單以及運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案一種用于脫除NOx的稀土改性凹凸棒石催化劑的制備方法，其包括如下步驟
1)、黏土原礦提純
將含有凹凸棒石的海泡石原礦粉加入蒸餾水中，所述海泡石原礦粉的質(zhì)量單位以克計(jì)，蒸餾水的體積以毫升計(jì)，則所加入的海泡石原礦粉的質(zhì)量與蒸餾水的體積比例為5:3，攪拌lOmin，靜止傾倒出上層懸浮物，然后真空抽濾中間層懸浮液，所得固體濾餅在105°C下烘干研碎；
2)、酸活化
用濃度I. O 2. O mol/L的硝酸或者鹽酸活化經(jīng)I)步驟提存得到的固體物料，所述固體物料的質(zhì)量單位以克計(jì)，硝酸或者鹽酸的體積以毫升計(jì)，則所述固體物料的質(zhì)量與硝酸··酸中24 72h ;酸活化后所得物料用去離子水反復(fù)洗滌至中性，過濾得到濾餅，所得濾餅在120°C溫度加熱干燥4h，自然冷卻后研碎；
3)、改性
將步驟2)中制得的物料在室溫下浸潰于硝酸鈰溶液中24h，所述硝酸鈰溶液中氧化鈰的質(zhì)量濃度為4 8% ;而后將物料在60°C水浴鍋中蒸發(fā)干燥4h，并在200 260°C下焙燒6h，然后研磨至60目；如此反復(fù)浸潰、蒸發(fā)干燥、焙燒、研磨3 4次；將研磨得到的固體物料浸潰于質(zhì)量濃度為2 10%的Cu(NO3)2溶液中，在60°C下蒸發(fā)干燥4h，干燥后的固體物料研碎至230 250目，再用模具壓制成型，并在300 50(TC下加熱活化5h，最后粉碎成設(shè)定的顆粒體積即可。本發(fā)明還可以通過以下技術(shù)措施得以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)
優(yōu)選的，所述步驟I)中，海泡石原礦粉的質(zhì)量為200g，蒸餾水的體積為120ml。優(yōu)選的，所述步驟3)中，所述與設(shè)定的顆粒體積等體積的球型顆粒的直徑范圍為
O.5 2. 5mmο優(yōu)選的，在步驟2)中，酸活化可按表I中的數(shù)據(jù)取值。表I酸活化數(shù)據(jù)表
權(quán)利要求
1.一種用于脫除NOx的稀土改性凹凸棒石催化劑的制備方法，其特征在于包括如下步驟 1)、黏土原礦提純 將含有凹凸棒石的海泡石原礦粉加入蒸餾水中，所述海泡石原礦粉的質(zhì)量單位以克計(jì)，蒸餾水的體積以毫升計(jì)，則所加入的海泡石原礦粉的質(zhì)量與蒸餾水的體積比例為5:3，攪拌lOmin，靜止傾倒出上層懸浮物，然后真空抽濾中間層懸浮液，所得固體濾餅在105°C下烘干研碎； 2)、酸活化 用濃度I. O 2. O mol/L的硝酸或者鹽酸活化經(jīng)I)步驟提存得到的固體物料，所述固體物料的質(zhì)量單位以克計(jì)，硝酸或者鹽酸的體積以毫升計(jì)，則所述固體物料的質(zhì)量與硝酸或者鹽酸的體積比例范圍為1:5 1:15 ;所述固體物料于20 60°C下浸泡在硝酸或者鹽酸中24 72h ;酸活化后所得物料用去離子水反復(fù)洗滌至中性，過濾得到濾餅，所得濾餅在120°C溫度加熱干燥4h，自然冷卻后研碎； 3)、改性 將步驟2)中制得的物料在室溫下浸潰于硝酸鈰溶液中24h，所述硝酸鈰溶液中氧化鈰的質(zhì)量濃度為4 8% ;而后將物料在60°C水浴鍋中蒸發(fā)干燥4h，并在200 260°C下焙燒6h，然后研磨至60目；如此反復(fù)浸潰、蒸發(fā)干燥、焙燒、研磨3 4次；將研磨得到的固體物料浸潰于質(zhì)量濃度為2 10%的Cu(NO3)2溶液中，在60°C下蒸發(fā)干燥4h，干燥后的固體物料研碎至230 250目，再用模具壓制成型，并在300 50(TC下加熱活化5h，最后粉碎成設(shè)定的顆粒體積即可。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于脫除NOx的稀土改性凹凸棒石催化劑的制備方法，其特征在于所述步驟I)中，海泡石原礦粉的質(zhì)量為200g，蒸餾水的體積為120ml。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于脫除NOx的稀土改性凹凸棒石催化劑的制備方法，其特征在于所述步驟3)中，所述與設(shè)定的顆粒體積等體積的球型顆粒的直徑范圍為O. 5 2.5mmο
全文摘要
本發(fā)明屬于凹凸棒石催化劑的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于脫除NOx的稀土改性凹凸棒石催化劑的制備方法。本發(fā)明首先將含有凹凸棒石的海泡石原礦粉提存；然后用硝酸或者鹽酸活化前述固體物料，酸活化后所得物料用去離子水反復(fù)洗滌至中性，過濾濾餅加熱干燥并自然冷卻后研碎；研碎制得的物料在室溫下浸漬于含有氧化鈰的硝酸鈰溶液中，而后將物料反復(fù)浸漬、蒸發(fā)干燥、焙燒、研磨3～4次；再將研磨得到的固體物料浸漬于Cu(NO3)2溶液中，蒸發(fā)干燥、研碎，再用模具壓制成型，活化后粉碎成設(shè)定的顆粒體積即可。由本制備方法制得的催化劑具有吸附效果好，催化效率高、反應(yīng)快、氣阻小、操作簡(jiǎn)單以及運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D53/86GK102872880SQ20121039313
公開日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者陳明功, 萬亞麗, 倪源滿, 顏凌燕 申請(qǐng)人:安徽理工大學(xué)