本發(fā)明涉及化工技術領域，具體而言，本發(fā)明涉及脫硝催化劑及其制備方法。
背景技術：
人類活動排放的NOx90％以上來自燃料燃燒過程。各種工業(yè)爐窯、民用爐灶、機動車及其他內燃機中的燃料高溫燃燒時，燃料中的含氮物質氧化生成NOx，參與燃燒的空氣中的N2和O2也會生成NOx。從能源結構來看，我國的一次能源和發(fā)電能源構成中，煤占據(jù)了絕對的主導地位。并且我國80％以上的煤是直接燃燒的，特別是用于電站、工業(yè)鍋爐及民用鍋爐中。因此，相當長的時期內，煙氣中的NOX排放是導致我國大氣NOx污染的一個主要因素，如何減少固定源排放的NOX是大氣環(huán)境治理的一個重要課題。
煙氣脫硝屬于燃燒后處理技術，許多發(fā)達國家的排煙系統(tǒng)都需安裝煙氣脫硝裝置。煙氣脫硝方法較多，但目前得到大量工業(yè)應用的只有選擇性催化還原法和選擇性非催化還原法。
我國燃煤電廠煙氣灰分高，易引起催化劑磨損、堵塞、中毒等一系列問題，催化劑堵塞、中毒可通過再生恢復活性，但催化劑磨損則是催化劑物理結構的損壞，無法再生，磨損是催化劑消耗的重要因素。另外，在生產(chǎn)中脫硝催化劑與酸性強腐蝕介質接觸，導致催化劑的腐蝕嚴重，并且在酸腐蝕的同時還有固體顆粒對催化劑的運動沖擊現(xiàn)象，在長期連續(xù)使用工況下，催化劑很容易損壞。
現(xiàn)有的脫硝催化劑耐磨損技術普遍采用端面硬化，一定程度上提高了催化劑的耐磨性能，但我國煤質中灰分非常高，僅僅端面的硬化還不能完全解決催化劑磨損的問題，尤其在流場分布不均的情況下，催化劑會在高灰煙氣的沖刷下因耐磨強度不夠發(fā)生破裂、塌陷等不可再生的物理損壞。
因而，目前的脫硝催化劑仍有待改進。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出脫硝催化劑及其制備方法。該脫硝催化劑具有較高的脫硝催化活性，耐磨性能和耐酸性能強，活性溫區(qū)寬，且可以在對待處理煙氣進行脫硝處理的同時進行余熱回收，從而達到節(jié)能環(huán)保的目的。
在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種制備脫硝催化劑的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：(1)將鈦源試劑和鋁源試劑分別配制成鈦源水溶液和鋁源溶液，并將所述鈦源水溶液和所述鋁源溶液進行共沉淀，以便制備得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物；(2)將所述沉淀混合物進行第一干燥和第一焙燒，以便得到TiO2-Al2O3復合氧化物載體粉末；(3)將所述TiO2-Al2O3復合氧化物載體粉末與活性炭粉末、搪瓷粉末和粘結劑進行擠出成型、定型和干燥，以便得到活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑；(4)將偏鎢酸銨、偏釩酸銨溶解于草酸中，以便得到第一浸漬液；(5)將所述活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在所述第一浸漬液中進行第一浸漬，完成所述第一浸漬后進行第二干燥和第二焙燒，以便得到V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑；(6)將氯化鐵、氯化鑭配制成混合水溶液，以便得到第二浸漬液；以及(7)將所述V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在所述第二浸漬液中進行第二浸漬，完成所述第二浸漬后進行第三干燥和第三焙燒，以便得到脫硝催化劑。
由此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法通過利用鈦源試劑和鋁源試劑制備得到TiO2-Al2O3復合氧化物載體，進而與活性成分活性炭和添加劑搪瓷進行成型、定型和干燥，得到活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑，活性炭具有發(fā)達的孔隙結構和巨大的比表面積，因而具有強吸附性，同時，活性炭表面含有多元含氧官能團，能夠吸附待處理煙氣中的SO2和水蒸氣，從而提高了制備得到的脫硝催化劑的抗SO2、抗水蒸氣中毒性能，同時，通過加入搪瓷可以使制備得到的脫硝催化劑具有較高的硬度和耐磨、耐酸性能；進一步地，通過將活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在第一浸漬液中進行第一浸漬，可以使活性成分礬和鎢負載在活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上，進而進行第二干燥和第二焙燒，得到V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑，由此，可以使催化劑表面同時吸附NH3和NO分子，在富含氧化活性位的活性炭以及V2O5-WO3復合氧化物表面發(fā)生氧化還原反應，生成N2和H2O，達到脫除NO的目的；進而，將V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在第二浸漬液中進行第二浸漬，使助劑鐵和鑭負載在V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上，從而顯著提高脫硝催化劑在低溫下的催化活性。由此，采用根據(jù)本發(fā)明實施例的制備脫硝催化劑的方法可以有效地制備得到高催化活性，高耐磨、耐酸性能，活性溫區(qū)寬的脫硝催化劑。
另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的制備脫硝催化劑的方法還可以具有如下附加的技術特征：
在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(1)中，所述鈦源水溶液與所述鋁源溶液的質量濃度比為1:(0.01～2)。
在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(4)中，所述第一浸漬液中釩與鎢的摩爾比為1:(0.1～5)。由此，可以顯著提高制備得到的脫硝催化劑的催化性能。
在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(3)中，所述定型和干燥是在95～115攝氏度的溫度下進行的。
在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(3)中，擠出成型得到的所述活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑的形狀為球狀、條狀或蜂窩體狀，優(yōu)選蜂窩體狀。由此，可以顯著提高制備得到的脫硝催化劑的比表面積，從而進一步提高所述脫硝催化劑的催化性能。
在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(2)中，所述第一焙燒是在350～600攝氏度下進行5～8小時完成的。
在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(5)中，所述第二焙燒是在350～600攝氏度下進行5～8小時完成的。
在本發(fā)明的一些實施例中，步驟(7)中，所述第三焙燒是在350～600攝氏度下進行5～8小時完成的。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述脫硝催化劑以TiO2-Al2O3復合氧化物為載體，以活性炭為主要活性成分，以V2O5-WO3為輔助活性成分，以過渡金屬鐵、稀土元素鑭作為助劑，以搪瓷作為添加劑；其中，基于所述脫硝催化劑總體質量，所述TiO2-Al2O3復合氧化物負載量為10～60質量％，所述活性炭的負載量為10～50質量％，所述V2O5-WO3復合氧化物的負載量為5～20質量％，所述過渡金屬鐵負載量為0.1～10質量％、所述稀土元素鑭負載量為0.1～10質量％，所述搪瓷的負載量為1～10質量％。由此，所述脫硝催化劑具有較高的脫硝催化活性，耐磨性能和耐酸性能強，活性溫區(qū)寬，且可以在對待處理煙氣進行脫硝處理的同時進行余熱回收，從而達到節(jié)能環(huán)保的目的。
在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種脫硝催化劑，根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述脫硝催化劑是由上述根據(jù)本發(fā)明實施例的制備脫硝催化劑的方法制備得到的。
由此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述脫硝催化劑具有較高的脫硝催化活性，耐磨性能和耐酸性能強，活性溫區(qū)寬，且可以在對待處理煙氣進行脫硝處理的同時進行余熱回收，從而達到節(jié)能環(huán)保的目的。
另外，根據(jù)本發(fā)明上述實施例的脫硝催化劑還可以具有如下附加的技術特征：
在本發(fā)明的一些實施例中，所述脫硝催化劑以TiO2-Al2O3復合氧化物為載體，以活性炭為主要活性成分，以V2O5-WO3為輔助活性成分，以過渡金屬鐵、稀土元素鑭作為助劑，以搪瓷作為添加劑；其中，基于所述脫硝催化劑總體質量，所述TiO2-Al2O3復合氧化物負載量為10～60質量％，所述活性炭的負載量為10～50質量％，所述V2O5-WO3復合氧化物的負載量為5～20質量％，所述過渡金屬鐵負載量為0.1～10質量％、所述稀土元素鑭負載量為0.1～10質量％，所述搪瓷的負載量為1～10質量％。由此，所述脫硝催化劑具有較高的脫硝催化活性，耐磨性能和耐酸性能強，活性溫區(qū)寬，且可以在對待處理煙氣進行脫硝處理的同時進行余熱回收，從而達到節(jié)能環(huán)保的目的。
在本發(fā)明的一些實施例中，所述TiO2-Al2O3復合氧化物中Ti與Al的摩爾比為1:(0.01～2)，所述V2O5-WO3復合氧化物中V與W的摩爾比為1:(0.1～5)。由此，可以進一步提高所述脫硝催化劑的脫硝催化活性。
本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。
附圖說明
本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中：
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的制備脫硝催化劑的方法流程示意圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發(fā)明的實施例。下面描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。實施例中未注明具體技術或條件的，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產(chǎn)品說明書進行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市購獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個該特征。
在本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種制備脫硝催化劑的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括：(1)將鈦源試劑和鋁源試劑分別配制成鈦源水溶液和鋁源溶液，并將所述鈦源水溶液和所述鋁源溶液進行共沉淀，以便制備得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物；(2)將所述沉淀混合物進行第一干燥和第一焙燒，以便得到TiO2-Al2O3復合氧化物載體粉末；(3)將所述TiO2-Al2O3復合氧化物載體粉末與活性炭粉末、搪瓷粉末和粘結劑進行擠出成型、定型和干燥，以便得到活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑；(4)將偏鎢酸銨、偏釩酸銨溶解于草酸中，以便得到第一浸漬液；(5)將所述活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在所述第一浸漬液中進行第一浸漬，完成所述第一浸漬后進行第二干燥和第二焙燒，以便得到V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑；(6)將氯化鐵、氯化鑭配制成混合水溶液，以便得到第二浸漬液；以及(7)將所述V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在所述第二浸漬液中進行第二浸漬，完成所述第二浸漬后進行第三干燥和第三焙燒，以便得到脫硝催化劑。
下面對根據(jù)本發(fā)明實施例的制備脫硝催化劑的方法進行詳細描述，參考圖1，該方法包括：
S100：制備沉淀混合物
該步驟中，將鈦源試劑和鋁源試劑分別配制成鈦源水溶液和鋁源溶液，并將鈦源水溶液和鋁源溶液進行共沉淀，以便制備得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物。具體地，可以取一定量的鈦源試劑硫酸氧鈦和鋁源試劑氯化鋁，分別溶解于適量的去離子水中，攪拌均勻，以便得到鈦源水溶液和鋁源溶液；進一步地，將鈦源水溶液、鋁源溶液、氨水通過并流的方式，按一定流速滴入裝有少量去離子水的反應釜中，該反應釜中設有攪拌裝置，保證溶液混合均勻、反應充分，鈦源水溶液與鋁源溶液滴入速度可以相同，控制氨水的滴入速度，將混合液的pH值控制在9～11之間，共沉淀得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物。
根據(jù)本發(fā)明的具體施例，混合液中鈦源水溶液與鋁源溶液的質量濃度比可以為1:(0.01～2)，由此制備得到的沉淀混合物可以有效地用于制備得到TiO2-Al2O3復合氧化物載體。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，氨水的濃度并不受特別限制，只要能夠用于將混合液的pH值控制在9～11之間即可，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行選擇。
S200：制備TiO2-Al2O3復合氧化物載體粉末
該步驟中，將沉淀混合物進行第一干燥和第一焙燒，以便得到TiO2-Al2O3復合氧化物載體粉末。具體地，首先將沉淀混合物進行抽濾洗滌數(shù)次，直至濾液pH值為7左右，然后依次進行第一干燥和第一焙燒，以便將沉淀混合物中的Ti和Al轉化為TiO2-Al2O3復合氧化物的形式。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一干燥的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第一干燥是在85～115攝氏度下進行8～15小時完成的，由此可以有效地將沉淀混合物中的水分充分除去。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，第一焙燒的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第一焙燒是在350～600攝氏度下進行5～8小時完成的，由此可以有效地將沉淀混合物中的Ti和Al轉化為TiO2-Al2O3復合氧化物的形式，進而可以顯著提高TiO2-Al2O3復合氧化物載體上活性炭的負載量。
S300：制備活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑
該步驟中，將TiO2-Al2O3復合氧化物載體粉末與活性炭粉末、搪瓷粉末和粘結劑進行擠出成型、定型和干燥，以便得到活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑。根據(jù)本發(fā)明的實施例，活性炭具有發(fā)達的孔隙結構和巨大的比表面積，因而具有強吸附性，同時，活性炭表面含有多元含氧官能團，能夠吸附待處理煙氣中的SO2和水蒸氣，從而提高了制備得到的脫硝催化劑的抗SO2、抗水蒸氣中毒性能，同時，根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過加入搪瓷可以使制備得到的脫硝催化劑具有較高的硬度和耐磨、耐酸性能。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，粘結劑的種類并不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，粘結劑可以為甘油，由此可以有效地將TiO2-Al2O3復合氧化物載體粉末與活性炭粉末、搪瓷粉末進行粘結。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑的形狀并不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，擠出成型得到的活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑的形狀可以為球狀、條狀或蜂窩體狀，若催化劑為球狀，催化劑直徑可以為3～6mm；若催化劑為條狀，催化劑可以為圓柱體形狀，直徑可以為3～6mm，長度可以為10～60mm；若催化劑為蜂窩狀，橫截面可以為長方體、正方體，也可以為圓形、扇形、橢圓形等，尺寸可以為150mm×150mm×150mm、250mm×200mm×150mm等，孔徑可以為10mm×10mm、15mm×15mm等，外形、尺寸、孔徑可根據(jù)具體工況、使用環(huán)境等綜合因素考慮后確定。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑可以為蜂窩體狀，發(fā)明人通過大量實驗意外地發(fā)現(xiàn)，蜂窩體狀催化劑的比表面積相較其他形狀的催化劑大，催化劑與反應介質的接觸面更大，催化反應效率更高，當催化劑為蜂窩體狀時，催化劑的比表面積在300m2/m3以上，機械強度大于2MPa，還原氮氧化物的催化活性可高達98％以上。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，定型和干燥的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，定型和干燥是在95～115攝氏度的溫度下進行的，由此，可以有效地對擠出成型的活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑進行定型，并充分除去其中的水分。
S400：制備第一浸漬液
該步驟中，將偏鎢酸銨、偏釩酸銨溶解于草酸中，以便得到第一浸漬液。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，第一浸漬液中釩與鎢的摩爾比為1:(0.1～5)。由此，可以顯著提高制備得到的脫硝催化劑中V和W的負載量，從而提高脫硝催化劑的脫硝性能。
S500：制備V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑
該步驟中，將活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在第一浸漬液中進行第一浸漬，完成浸漬后進行第二干燥和第二焙燒，以便得到V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑。具體地，浸漬可以在常溫下進行5～8小時完成，由此可以有效地使V和W負載在活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上，第一浸漬完成后，首先在85～115攝氏度下將負載有V和W的活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑干燥8～15小時，以便將其中的水分充分除去，然后進行第二焙燒。根據(jù)本發(fā)明的實施例，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過將活性成分V和W負載在活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上，可以使催化劑表面同時吸附NH3和NO分子，在富含氧化活性位的活性炭以及V2O5-WO3復合氧化物表面發(fā)生氧化還原反應，生成N2和H2O，達到脫除NO的目的。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，第二焙燒的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第二焙燒是在350～600攝氏度下進行5～8小時完成的，由此可以有效地使V和W以V2O5-WO3復合氧化物的形式負載在活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑的表面，從而可以顯著提高脫硝催化劑的脫硝性能。
S600：制備第二浸漬液
該步驟中，將氯化鐵、氯化鑭配制成混合水溶液，以便得到第二浸漬液。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，混合水溶液中鐵與鑭的濃度并不受特別限制，只要能夠有效地使鐵與鑭負載在V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上即可，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行選擇。
S700：得到脫硝催化劑
該步驟中，將V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在第二浸漬液中進行第二浸漬，完成第二浸漬后進行第三干燥和第三焙燒，以便得到脫硝催化劑。具體地，可以將V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑等體積浸漬于第二浸漬液中，并在常溫下浸漬5～8小時，由此，可以有效地使鐵與鑭負載在V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上，第二浸漬完成后，首先在85～115攝氏度下將負載有鐵和鑭的V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑干燥8～15小時，以便將其中的水分充分除去，然后進行第三焙燒。根據(jù)本發(fā)明的實施例，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過使過渡金屬鐵和稀土元素鑭負載在V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上，可以顯著提高制備得到的脫硝催化劑在低溫條件下的催化活性。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，第三焙燒的條件并不受特別限制，本領域技術人員可以根據(jù)實際需要進行選擇，根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例，第三焙燒是在350～600攝氏度下進行5～8小時完成的，由此，可以有效地使鐵與鑭負載在V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上，進而提高制備得到的脫硝催化劑在低溫下的催化活性。
根據(jù)本發(fā)明的具體實施例，脫硝催化劑以TiO2-Al2O3復合氧化物為載體，以活性炭為主要活性成分，以V2O5-WO3為輔助活性成分，以過渡金屬鐵、稀土元素鑭作為助劑，以搪瓷作為添加劑；其中，基于脫硝催化劑總體質量，TiO2-Al2O3復合氧化物負載量為10～60質量％，活性炭的負載量為10～50質量％，V2O5-WO3復合氧化物的負載量為5～20質量％，過渡金屬鐵負載量為0.1～10質量％、稀土元素鑭負載量為0.1～10質量％，搪瓷的負載量為1～10質量％。由此，該脫硝催化劑具有較高的脫硝催化活性，耐磨性能和耐酸性能強，活性溫區(qū)寬，且可以在對待處理煙氣進行脫硝處理的同時進行余熱回收，從而達到節(jié)能環(huán)保的目的。
由此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法通過利用鈦源試劑和鋁源試劑制備得到TiO2-Al2O3復合氧化物載體，進而與活性成分活性炭和添加劑搪瓷進行成型、定型和干燥，得到活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑，活性炭具有發(fā)達的孔隙結構和巨大的比表面積，因而具有強吸附性，同時，活性炭表面含有多元含氧官能團，能夠吸附待處理煙氣中的SO2和水蒸氣，從而提高了制備得到的脫硝催化劑的抗SO2、抗水蒸氣中毒性能，同時，通過加入搪瓷可以使制備得到的脫硝催化劑具有較高的硬度和耐磨、耐酸性能；進一步地，通過將活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在第一浸漬液中進行第一浸漬，可以使活性成分礬和鎢負載在活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上，進而進行第二干燥和第二焙燒，得到V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑，由此，可以使催化劑表面同時吸附NH3和NO分子，在富含氧化活性位的活性炭以及V2O5-WO3復合氧化物表面發(fā)生氧化還原反應，生成N2和H2O，達到脫除NO的目的；進而，將V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑在第二浸漬液中進行第二浸漬，使助劑鐵和鑭負載在V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑上，從而顯著提高脫硝催化劑在低溫下的催化活性。由此，采用根據(jù)本發(fā)明實施例的制備脫硝催化劑的方法可以有效地制備得到高催化活性，高耐磨、耐酸性能，活性溫區(qū)寬且具有余熱回收功能脫硝催化劑。
在本發(fā)明的第二方面，本發(fā)明提出了一種脫硝催化劑，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該脫硝催化劑是由上述根據(jù)本發(fā)明實施例的制備脫硝催化劑的方法制備得到的。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，該脫硝催化劑以TiO2-Al2O3復合氧化物為載體，以活性炭為主要活性成分，以V2O5-WO3為輔助活性成分，以過渡金屬鐵、稀土元素鑭作為助劑，以搪瓷作為添加劑；其中，基于脫硝催化劑總體質量，TiO2-Al2O3復合氧化物負載量為10～60質量％，活性炭的負載量為10～50質量％，V2O5-WO3復合氧化物的負載量為5～20質量％，過渡金屬鐵負載量為0.1～10質量％、稀土元素鑭負載量為0.1～10質量％，搪瓷的負載量為1～10質量％。由此，該脫硝催化劑具有較高的脫硝催化活性，耐磨性能和耐酸性能強，活性溫區(qū)寬，且可以在對待處理煙氣進行脫硝處理的同時進行余熱回收，從而達到節(jié)能環(huán)保的目的。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，TiO2-Al2O3復合氧化物中Ti與Al的摩爾比可以為1:(0.01～2)，由此可以顯著提高活性炭在TiO2-Al2O3復合氧化物上的負載量，從而提高制備得到的脫硝催化劑的催化活性。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，V2O5-WO3復合氧化物中V與W的摩爾比為1:(0.1～5)。由此，可以進一步提高脫硝催化劑的脫硝催化活性。
由此，根據(jù)本發(fā)明的實施例，該脫硝催化劑具有較高的脫硝催化活性，耐磨性能和耐酸性能強，活性溫區(qū)寬，且可以在對待處理煙氣進行脫硝處理的同時進行余熱回收，從而達到節(jié)能環(huán)保的目的。
下面參考具體實施例，對本發(fā)明進行描述，需要說明的是，這些實施例僅僅是描述性的，而不以任何方式限制本發(fā)明。
實施例1
1、制備載體
取43.96g的硫酸氧鈦和36.64g的氯化鋁，分別溶解于適量的去離子水中，攪拌均勻，分別制得鈦源溶液和鋁源溶液，兩者濃度之比為1:1。將得到的鈦源溶液、鋁源溶液、氨水通過并流的方式，按一定流速滴入反應釜中，該反應釜中設有攪拌裝置。鈦源溶液與鋁源溶液滴入速度相同，控制氨水的滴入速度，將反應液的pH值控制在10，共沉淀得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物。將該沉淀物抽濾、洗滌，反復數(shù)次，直至濾液pH值至7左右。然后在烘箱105℃條件下干燥12h后，將得到的固體置于馬弗爐中，以5℃/min的速度升溫至350℃，恒溫1.5h，然后再以5℃/min的速度升溫至500℃后恒溫3h，得到TiO2-Al2O3復合氧化物載體。
2、活性組分負載
將33.5g活性組分活性炭粉末、9.31g搪瓷粉末與上述步驟得到的載體粉末混合均勻，加入添加劑搪瓷、粘結劑甘油攪拌均勻后，進行擠成條狀。然后將此部分進行微波定型、干燥處理，處理后得到活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑。
然后將11g的偏鎢酸銨、5.07g的偏釩酸銨試劑溶解于適量的草酸中，將上一步驟得到的活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑浸于等體積的該溶液中，浸漬溫度為常溫，浸漬時間6h，浸漬完成后在105℃條件下干燥12h后，將得到的固體置于馬弗爐中，以5℃/min的速度升溫至350℃，恒溫1.5h，然后再以5℃/min的速度升溫至500℃后恒溫3h，得到V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑。
3、助劑負載
將9.18g的氯化鐵(FeCl3·6H2O)、5.04g氯化鑭(LaCl3·7H2O)溶解于適量的去離子水中，并將上述得到的催化劑前軀體浸于等體積的該溶液中，浸漬溫度為常溫，浸漬時間6h，浸漬完成后在105℃條件下干燥12h后，將得到的固體置于馬弗爐中，以5℃/min的速度升溫至350℃，恒溫1.5h，然后再以5℃/min的速度升溫至500℃后恒溫3h，得到搪瓷為添加劑的脫硝催化劑成品。
4、機械性能測試
取長度為50mm的上述條狀催化劑(截面為5mm×5mm圓形)，通過顆粒強度測定儀測得該催化劑軸向機械強度為2.5MPa。
5、催化劑活性評價
所制得的催化劑通過固定床催化劑評價裝置進行活性評價，空速5000h-1，煙氣中NH3/NO為1，控制反應溫度為200～250℃，催化劑的脫硝活性可達99％。反應溫度為400℃時，催化劑的脫硝活性可達89％以上。
實施例2
1、制備載體
取72.77g的硫酸氧鈦和30.33g的氯化鋁，分別溶解于適量的去離子水中，攪拌均勻，分別制得鈦源溶液和鋁源溶液，兩者濃度之比為1:0.5。將得到的鈦源溶液、鋁源溶液、氨水通過并流的方式，按一定流速滴入反應釜中，該反應釜中設有攪拌裝置。鈦源溶液與鋁源溶液滴入速度相同，控制氨水的滴入速度，將反應液的pH值控制在10，共沉淀得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物。將該沉淀物抽濾、洗滌，反復數(shù)次，直至濾液pH值至7左右。然后在烘箱110℃條件下干燥12h后，將得到的固體置于馬弗爐中，以10℃/min的速度升溫至350℃，恒溫2h，然后再以5℃/min的速度升溫至500℃后恒溫2h，得到TiO2-Al2O3復合氧化物載體。
2、活性組分負載
將27g活性組分活性炭粉末、4.79g搪瓷粉末與上述步驟得到的載體粉末混合均勻，加入添加劑搪瓷、粘結劑甘油攪拌均勻后，進行擠成蜂窩體形狀。然后將此部分進行微波定型、干燥處理，處理后得到活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑。
然后將9.2g的偏鎢酸銨、8.48g的偏釩酸銨試劑溶解于適量的草酸中，將上一步驟得到的活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑浸于等體積的該溶液中，浸漬溫度為常溫，浸漬時間6h，浸漬完成后在110℃條件下干燥10h后，將得到的固體置于馬弗爐中，以10℃/min的速度升溫至350℃，恒溫2h，然后再以5℃/min的速度升溫至500℃后恒溫2h，得到V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑。
3、助劑負載
將3.39g的氯化鐵(FeCl3·6H2O)、6.38g氯化鑭(LaCl3·7H2O)溶解于適量的去離子水中，并將上述得到的催化劑前軀體浸于等體積的該溶液中，浸漬溫度為常溫，浸漬時間8h，浸漬完成后在110℃條件下干燥12h后，將得到的固體置于馬弗爐中，以10℃/min的速度升溫至350℃，恒溫1.5h，然后再以5℃/min的速度升溫至500℃后恒溫3h，得到搪瓷為添加劑的脫硝催化劑成品。
4、機械性能測試
取長度為50mm的上述蜂窩體狀催化劑(截面為5mm×5mm正方形)，通過顆粒強度測定儀測得該催化劑軸向機械強度為2.9MPa。
5、催化劑活性評價
所制得的催化劑通過固定床催化劑評價裝置進行活性評價，空速5000h-1，煙氣中NH3/NO為1，控制反應溫度為200～250℃，催化劑的脫硝活性可達100％。反應溫度為400℃時，催化劑的脫硝活性可達92％以上。
實施例3
1、制備載體
取37.79g的硫酸氧鈦和63.01g的氯化鋁，分別溶解于適量的去離子水中，攪拌均勻，分別制得鈦源溶液和鋁源溶液，兩者濃度之比為1:2。將得到的鈦源溶液、鋁源溶液、氨水通過并流的方式，按一定流速滴入反應釜中，該反應釜中設有攪拌裝置。鈦源溶液與鋁源溶液滴入速度相同，控制氨水的滴入速度，將反應液的pH值控制在10，共沉淀得到氫氧化鈦與氫氧化鋁的沉淀混合物。將該沉淀物抽濾、洗滌，反復數(shù)次，直至濾液pH值至7左右。然后在烘箱115℃條件下干燥8h后，將得到的固體置于馬弗爐中，以10℃/min的速度升溫至350℃，恒溫2h，然后再以5℃/min的速度升溫至500℃后恒溫2h，得到TiO2-Al2O3復合氧化物載體。
2、活性組分負載
將28g活性組分活性炭粉末、6.79g搪瓷粉末與上述步驟得到的載體粉末混合均勻，加入添加劑搪瓷、粘結劑甘油攪拌均勻后，進行擠成蜂窩體形狀。然后將此部分進行微波定型、干燥處理，處理后得到活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑。
然后將16.45g的偏鎢酸銨、2.53g的偏釩酸銨試劑溶解于適量的草酸中，將上一步驟得到的活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑浸于等體積的該溶液中，浸漬溫度為常溫，浸漬時間6h，浸漬完成后在115℃條件下干燥8h后，將得到的固體置于馬弗爐中，以10℃/min的速度升溫至350℃，恒溫2h，然后再以5℃/min的速度升溫至500℃后恒溫2h，得到V2O5-WO3/活性炭/TiO2-Al2O3復合催化劑。
3、助劑負載
將5.42g的氯化鐵(FeCl3·6H2O)、6.38g氯化鑭(LaCl3·7H2O)溶解于適量的去離子水中，并將上述得到的催化劑前軀體浸于等體積的該溶液中，浸漬溫度為常溫，浸漬時間5h，浸漬完成后在115℃條件下干燥8h后，將得到的固體置于馬弗爐中，以10℃/min的速度升溫至350℃，恒溫1.5h，然后再以5℃/min的速度升溫至600℃后恒溫3h，得到搪瓷為添加劑的脫硝催化劑成品。
4、機械性能測試
取長度為50mm的上述蜂窩體狀催化劑(截面為5mm×5mm正方形)，通過顆粒強度測定儀測得該催化劑軸向機械強度為2.2MPa。
5、催化劑活性評價
所制得的催化劑通過固定床催化劑評價裝置進行活性評價，空速5000h-1，煙氣中NH3/NO為1，控制反應溫度為200～250℃，催化劑的脫硝活性可達96％。反應溫度為400℃時，催化劑的脫硝活性可達83％以上。
在本說明書的描述中，參考術語“一個實施例”、“一些實施例”、“示例”、“具體示例”、或“一些示例”等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特征、結構、材料或者特點包含于本發(fā)明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特征、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特征進行結合和組合。
盡管上面已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發(fā)明的限制，本領域的普通技術人員在本發(fā)明的范圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。