一種復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑及其制備方法，屬于環(huán)保催化材料和大氣污染治理【技術(shù)領(lǐng)域】。其特征是該發(fā)明以二氧化鈦為載體，硫酸鈰為活性組分，過渡金屬硫酸鹽作為助催化劑；以載體質(zhì)量為基準(zhǔn)，催化劑活性組分質(zhì)量百分含量為1～25%，活性組分與助劑的質(zhì)量比為1:(0.1～0.9)。本發(fā)明催化劑采用直接浸漬硫酸鹽法制備。與現(xiàn)有選擇性催化還原（SCR）脫硝催化劑技術(shù)性能相比，本發(fā)明催化劑拓寬了中高溫脫硝活性溫度窗口，顯著增強了催化劑同時抗水蒸氣和二氧化硫的中毒能力，且催化劑制備工藝簡單、環(huán)保廉價、無二次污染。
【專利說明】一種復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑及其制備方法，屬于環(huán)保催化材料和大氣污染治理【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]NOx是大氣污染的主要污染物之一。大氣中的NOx能引起酸雨、光化學(xué)煙霧等破壞生態(tài)環(huán)境并危及人類健康的一系列問題。我國是世界第一大NOx排放國，每年因酸雨污染造成的損失超過千億元。目前，以氨氣為還原劑的選擇性催化還原法(SCR)因其穩(wěn)定、高效、經(jīng)濟而成為煙氣脫硝的主流技術(shù)。
[0003]目前商用SCR催化劑多以TiO2為載體，V2O5為主要活性組分，并負載少量的WO3或MoOJt為助劑，這類催化劑雖然能夠高效地凈化NOx，但是在實際使用中仍存在一些問題，首先作為主要活性組分的V2O5是一種劇毒物質(zhì)，容易對人體和環(huán)境產(chǎn)生二次污染；其次V2O5易將煙氣中的SO2氧化為S03，SO3會與NH3反應(yīng)生成硫酸銨及硫酸氫銨從而造成催化劑活性下降，并且堵塞脫硝反應(yīng)器。因此研究和開發(fā)無毒、高效、經(jīng)濟的煙氣SCR脫硝催化劑一直是煙氣脫硝領(lǐng)域的熱點。
[0004]目前國內(nèi)已經(jīng)報道了很多自主研發(fā)的無毒脫硝催化劑，并且大部分都呈現(xiàn)出優(yōu)異的NOx凈化能力。發(fā)明專利CN200710188005.1、CN200610165430.4等公開的過渡金屬、稀土金屬的氧化物或復(fù)合氧化物催化劑能夠在300?450°C均取得良好的脫硝活性，但實際上，這類催化劑大都只在不含硫、無水的條件下才呈現(xiàn)出較高的脫硝能力，并不具備長時間抗水抗硫的性能，對于實際應(yīng)用還有一定的局限性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是為了彌補現(xiàn)有催化劑的缺點，提供一種制備工藝簡單，脫硝效率高、成本低廉、抗硫中毒能力強、體系環(huán)境友好的復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑。本發(fā)明的另一目的是提供上述催化劑的制備方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的主要技術(shù)方案如下:一種復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑，其特征在于以二氧化鈦作為載體，硫酸鈰為活性組分，過渡金屬硫酸鹽為助催化劑；以二氧化鈦載體質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分的質(zhì)量百分含量為I?25% ;活性組分與助催化劑的質(zhì)量比為1: (0.1?0.9)。
[0007]優(yōu)選所述的過渡金屬硫酸鹽為鎳、錳、鋅、銅、錫或鈷硫酸鹽中的一種或多種。
[0008]本發(fā)明提供了上述的復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑的方法，具體步驟如下:
[0009](I)活性組分浸潰液的制備
[0010]按照催化劑活性組分硫酸鈰與助劑過渡金屬硫酸鹽的質(zhì)量比為1: (0.1?0.9)，分別稱取可溶性的硫酸鈰鹽、過渡金屬硫酸鹽溶解于去離子水中，配制成硫酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10.5%的穩(wěn)定溶液；
[0011](2)活性組分的負載[0012]根據(jù)活性組分占載體質(zhì)量I~25%，向步驟(1)所述的溶液中加入TiO2粉體，加熱攪拌均勻，將其水分均勻蒸發(fā)后得到粘稠狀物質(zhì)；
[0013](3)催化劑成型及焙燒
[0014]將步驟(3)中得到的粘稠狀物質(zhì)放置陳腐后，使用成型機將其擠出至所需形狀；成型催化劑坯體干燥，經(jīng)400~650°C焙燒2~5h制得催化劑。
[0015]優(yōu)選步驟(2)中攪拌溫度為70~90°C，攪拌時間為I~4h ;步驟(3)中的陳腐時間為24~50h ;成型催化劑坯體的干燥溫度為70~120°C，干燥時間為8~24h。
[0016]本發(fā)明所述的催化劑，還可通過所述過渡金屬離子摻雜Ce02/Ti02復(fù)合氧化物經(jīng)硫酸酸化得以制備。
[0017]上述的復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑，適用于機動或固定燃燒裝置包括各種機動車發(fā)動機和燃煤煙氣脫硝中的應(yīng)用。
[0018]有益效果:
[0019]本發(fā)明所制備的催化劑環(huán)保、廉價、高效，不采用有毒性的活性組分V205。本發(fā)明所制備的催化劑還有一個突出特征是具有優(yōu)異的抗硫中毒能力，在水和高含量二氧化硫存在下仍能維持脫硝活性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為實施例1中復(fù)合金屬硫酸鹽催化劑脫硝率隨溫度的變化曲線，其中
[0021]
【權(quán)利要求】
1.一種復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑，其特征在于以二氧化鈦作為載體，硫酸鈰為活性組分，過渡金屬硫酸鹽為助催化劑；以二氧化鈦載體質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分的質(zhì)量百分含量為I?25% ;活性組分與助催化劑的質(zhì)量比為1: (0.1?0.9)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑，其特征在于所述的過渡金屬硫酸鹽為鎳、錳、鋅、銅、錫或鈷硫酸鹽中的一種或多種。
3.一種制備如權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑的方法，具體步驟如下: (1)活性組分浸潰液的制備 按照催化劑活性組分硫酸鈰與助劑過渡金屬硫酸鹽的質(zhì)量比為1: (0.1?0.9)，分別稱取可溶性的硫酸鈰鹽、過渡金屬硫酸鹽溶解于去離子水中，配制成硫酸鹽質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1%?10.5%的穩(wěn)定溶液； (2)活性組分的負載 根據(jù)活性組分占載體質(zhì)量I?25%，向步驟(I)所述的溶液中加入Ti02粉體，加熱攪拌均勻，將其水分均勻蒸發(fā)后得到粘稠狀物質(zhì)； (3)催化劑成型及焙燒 將步驟(3)中得到的粘稠狀物質(zhì)放置陳腐后，使用成型機將其擠出至所需形狀；成型催化劑坯體干燥，經(jīng)400?650°C焙燒2?5h制得催化劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(2)中攪拌溫度為70?90°C，攪拌時間為I?4h。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于步驟(3)中的陳腐時間為24?50h;成型催化劑坯體的干燥溫度為70?120°C，干燥時間為8?24h。
6.一種如權(quán)利要求1所述的復(fù)合金屬硫酸鹽系煙氣脫硝催化劑在機動或固定燃燒裝置煙氣脫硝中的應(yīng)用。
【文檔編號】B01J23/14GK103638939SQ201310547039
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】祝社民, 雷天起, 沈岳松, 沈樹寶 申請人:南京工業(yè)大學(xué)