本發(fā)明涉及一種脫硝催化劑的制備方法及其應用。
背景技術：
氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物，可以引起酸雨、光化學污染、溫室效應及臭氧層的破壞。NOx的主要來源之一是燃煤燃燒所釋放的煙氣，含大量的NO、NO2和少量的N2O；其次是汽車排放的尾氣。隨著我國電力工業(yè)的發(fā)展和私家汽車的普及，NOx的排放總量在快速的增長，控制和治理NOx的污染已迫在眉睫，其中燃煤煙氣的脫硝是控制NOx的重要措施之一。
目前燃煤煙氣脫硝的技術主要有選擇性催化還原脫硝(SCR)、選擇性非催化還原脫硝(SNCR)、液體吸收法、等離子體活化法和吸附法等。其中，以NH3為還原劑的SCR技術是目前煙氣脫硝最有效的方法，也是國際上應用最多、技術最成熟的方法。SCR技術成果運用的關鍵是選擇合適的催化劑，催化劑的種類、形式、壽命和反應溫度均影響SCR法脫硝的效率。SCR催化劑目前應用較多的是金屬氧化物，其反應溫度多為320-400℃之間，從高效、經(jīng)濟和易于鍋爐匹配的角度上看，在120-200℃范圍內(nèi)脫硝更為優(yōu)越，因此低溫SCR催化劑的研究越來越受到重視。
凹凸棒石粘土是一種廉價的天然鋁鎂硅酸鹽礦物，具有獨特的纖維狀晶體結構及優(yōu)越的膠體、吸附、催化和充填等物化性能，在環(huán)境保護、化工、輕工、農(nóng)林、建材等多個領域均有極其廣泛的應用。凹凸棒石粘土具有大的比表面積和較好的吸附活性，其結構中的Mg2+、Al3+很容易被其它金屬離子交換，形成活性位，是一種很好的吸附劑和載體。凹凸棒石粘土與活性炭、沸石等常見的脫硫脫硝吸附劑相比，凹凸棒石粘土的比表面積較小，分散性也較差，因此有必要對凹凸棒石粘土載體進行改良，提高相應的催化劑對煙氣脫硝效果。
到目前為止以凹凸棒石粘土和活性炭復合負載活性金屬氧化物五氧化二釩在煙氣同時脫硫脫硝技術中的應用研究國尚未見報道。
技術實現(xiàn)要素：
為解決上述技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種脫硝催化劑，該脫硝催化劑生產(chǎn)簡單、成本低廉，能夠高效脫硝。
本發(fā)明的一種脫硝催化劑，包括復合載體以及負載在所述復合載體上的活性組分，所述復合載體由質(zhì)量比為10:1-3的凹凸棒石粘土和活性炭組成，所述活性組分為五氧化二釩。
進一步的，所述催化劑中復合載體與活性組分的質(zhì)量比為3-23:1。
進一步的，所述復合載體上還負載有助催化劑，所述脫硝催化劑中助催化劑質(zhì)量百分數(shù)為0.1-5％。
進一步的，所述助催化劑為氧化鎳或氧化鈷中的一種或兩種。
本發(fā)明的一種脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將粒徑為45-60μm的凹凸棒石粘土粉以及活性炭加入醋酸水溶液中，混合均勻后加入適量的水攪拌成糊狀，并放入成型機中成型，經(jīng)干燥、焙燒后，得到凹凸棒石粘土和活性炭的復合載體，其中，活性炭與凹凸棒石粘土的質(zhì)量比為1-3:10，優(yōu)選1:10-5。
(2)將步驟(1)中得到的復合載體放入0.5-0.8mol/L的NH4VO3水溶液中，采用等體積浸漬2-7小時，優(yōu)選4-6小時，然后取出并分別在50-70℃下干燥2-3小時、90-110℃下干燥5-6小時，干燥后在200-400℃下焙燒2-3小時，優(yōu)選200-300℃，得到脫硝催化劑。
進一步的，步驟(1)中，在90-110℃下干燥4-6h。
進一步的，步驟(1)中，在惰性氣體保護下，300-500℃下焙燒1-5h，優(yōu)選2-4小時。
進一步的，步驟(2)中，NH4VO3水溶液中NH4VO3的濃度為0.5-0.8mol/L。
本發(fā)明的一種脫硝催化劑的使用方法，將脫硝催化劑裝入固定床反應器中，在120-300℃下通入煙氣。
進一步的，所述煙氣流量為400-600mL/min，脫硝率80-90％。
借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點：
1、本發(fā)明的脫硝催化劑生產(chǎn)簡單、成本低廉，能夠高效脫硝，脫硝率達80-90％；
2、可直接利用凹凸棒石粘土和農(nóng)業(yè)廢棄物如秸稈制備的活性炭為原料制備脫硝催化劑，制備成本低。
3、本發(fā)明的脫硝催化劑活性高，性能穩(wěn)定，可反復使用，不造成二次污染。
上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例詳細說明如后。
具體實施方式
下面結合實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。
實施例1
在粒徑為60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的12％，逐量加醋酸水溶液同時并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥3小時，在氮氣保護下300℃下焙燒2小時，制成復合載體；將制成的復合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時后，在60℃干燥3小時，然后在10℃干燥5小時后于200℃焙燒3小時制得脫硝催化劑，碾磨，40-60目過篩；將脫硝催化劑1.0克裝入固定床反應器中，升溫至200℃通氣反應，模擬煙氣的組成為NH3 500ppm，NO2500ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為74％。
實施例2：
在粒徑為45μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的20％，逐量加醋酸水溶液同時并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥5小時，在氮氣保護下350℃下焙燒2小時，制成復合載體；將制成的復合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時后，在60℃干燥3小時，然后在10℃干燥5小時后于300℃焙燒3小時制得脫硝催化劑，碾磨，40-60目過篩；將脫硝催化劑1.0克裝入固定床反應器中，升溫至200℃通氣反應，模擬煙氣的組成為NH3 500ppm，NO2500ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為85％。
實施例3：
在粒徑為60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的30％，逐量加醋酸水溶液同時并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥4小時，在氮氣保護下350℃下焙燒2小時，制成復合載體；將制成的復合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時后，在60℃干燥3小時，然后在10℃干燥5小時后于300℃焙燒3小時制得脫硝催化劑，碾磨，40-60目過篩；將脫硝催化劑1.0克裝入固定床反應器中，升溫至250℃通氣反應，模擬煙氣的組成為NH3 500ppm，NO2500ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為70％。
實施例4：
在粒徑為60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的20％，逐量加醋酸水溶液同時并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥5小時，在氮氣保護下300℃下焙燒2小時，制成復合載體；將制成的復合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時后，在60℃干燥3小時，然后在10℃干燥5小時后于300℃焙燒3小時制得脫硝催化劑，碾磨，40-60目過篩；將脫硝催化劑劑1.0克裝入固定床反應器中，升溫至200℃通氣反應，模擬煙氣的組成為NH3 600ppm，NO2 500ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為90％。
實施例5：
在粒徑為60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的20％，逐量加醋酸水溶液同時并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥3小時，在氮氣保護下350℃下焙燒2小時，制成復合載體；將制成的復合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時后，在60℃干燥3小時，然后在10℃干燥5小時后于300℃焙燒3小時制得脫硝催化劑劑，碾磨，40-60目過篩；將脫硝催化劑1.0克裝入固定床反應器中，升溫至200℃通氣反應，模擬煙氣的組成為NH31000ppm，NO2 800ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為81％。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，并不用于限制本發(fā)明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。