/sapo-11低溫scr煙氣脫硝催化劑及制法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)與環(huán)境催化領(lǐng)域，具體涉及一種Mn0x/SAP0-ll低溫SCR煙氣 脫硝催化劑及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 大部分人為源氮氧化物(Nitrogen oxides,NOx)來自固定源的排放，它們會引發(fā) 光化學(xué)煙霧、酸雨以及臭氧空洞等環(huán)境問題，對人體健康和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的危害，如何 有效控制和減少NO x的排放受到了各國研究者的關(guān)注。中國氮氧化物排放量大部分來自于 電力、熱力生產(chǎn)和供應(yīng)業(yè)等工業(yè)源氮氧化物的排放，其中火電廠氮氧化物排放量占工業(yè)企 業(yè)氮氧化物排放總量的絕大多數(shù)，是我國氮氧化物的排放大戶。因此，控制工業(yè)源特別是電 力行業(yè)氮氧化物的排放是中國大氣污染防治的關(guān)鍵。
[0003] 目前，氨選擇性催化還原（Ammonia-Selective Catalytic Reduction of NOx, NH3-SCR)是去除固定源NOx最有效的方法之一，其中商業(yè)應(yīng)用最廣泛的是V2〇5/Ti〇2系催化 劑。該催化劑體系的活性溫窗是300~400°C，這需將SCR裝置置于除塵與脫硫之前，此時(shí)煙 氣中含有大量的飛灰、As、S0 2等易使催化劑中毒而失活的物質(zhì)。因此，為了減少催化劑中毒 失活、延長催化劑的使用壽命，需將SCR裝置置于除塵以及脫硫之后，此時(shí)煙氣溫度小于250 °C。另一方面，該催化劑中含有重金屬V，會產(chǎn)生二次污染，所以，開發(fā)環(huán)境友好型且具有優(yōu) 異的低溫SCR活性(特別是在250°C以下）的催化劑具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點(diǎn)和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種Mn0x/SAP0-ll低 溫SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法。
[0005] 本發(fā)明的另一目的在于提供上述制備方法得到Mn0x/SAP0-11低溫SCR煙氣脫硝催 化劑。
[0006] 本發(fā)明的再一目的在于提供上述Mn0x/SAP0-ll低溫SCR煙氣脫硝催化劑的應(yīng)用。
[0007] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
[0008] 一種Mn0x/SAP0-11低溫SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：以SAPO-11分子篩為載體通過沉淀法將Mn元素負(fù)載到SAP0-11分子篩上，再經(jīng)過焙燒，得到MnO x/ SAP0-11低溫SCR煙氣脫硝催化劑，所述Mn0x/SAP0-ll低溫SCR煙氣脫硝催化劑中，Mn為 SAP0-11質(zhì)量的5~25%。
[0009] 所述Mn0x/SAP0-11低溫SCR煙氣脫硝催化劑的制備方法，具體包括以下步驟：
[001 0] (1)載體的分散:將SAP0-11分子篩加入錳源的水溶液，分散均勻，得到懸濁液；
[0011] (2)沉淀反應(yīng):在攪拌的條件下，將沉淀劑的水溶液逐滴加入步驟（1)懸濁液中，沉 淀反應(yīng)，過濾，洗滌，干燥，得到干燥的粉末;步驟(2)中所述沉淀劑與錳源中錳元素的摩爾 比為（1~1.2):1;
[0012] (3)焙燒:將干燥的粉末置于焙燒裝置，升溫并進(jìn)行保溫焙燒，得到Mn0x/SAP0-ll 低溫SCR煙氣脫硝催化劑。
[0013] 步驟⑴中所述猛源為乙酸錳或四水醋酸錳(Mn(CH3COO)2 · 4H20);所述猛源溶液 濃度為0.036~0.31mol/L，所述錳源中Mn為SAP0-11分子篩質(zhì)量的5~25 %。
[0014]步驟(1)所述分散的方式為先攪拌再進(jìn)行超聲分散;步驟(1)中所述超聲時(shí)間為40 ~IOOmin;所述超聲分散的功率為40~80W，頻率為40KHz;所述攪拌時(shí)間為5~15min。
[0015] 步驟(2)中所述沉淀劑為碳酸銨、碳酸鈉或氨水，優(yōu)選為碳酸銨;所述沉淀劑的水 溶液濃度為0.5~1.5mol/L，所述沉淀反應(yīng)的時(shí)間為1~2h，所述沉淀反應(yīng)的溫度為室溫。
[0016] 步驟(2)中所述干燥溫度為80~120°C，干燥時(shí)間為2~10h。步驟(2)所述洗滌是指 采用水進(jìn)行洗滌。
[0017] 步驟(3)中所述保溫焙燒溫度為250~450°C，升溫速率為1~2°C/min，保溫焙燒時(shí) 間為4~6h。
[0018] 所述MnOx/SAP0-11低溫SCR煙氣脫硝催化劑通過上述方法制備得到。
[0019] 所述Mn0x/SAP0-ll低溫SCR煙氣脫硝催化劑應(yīng)用于煙氣脫硝領(lǐng)域，特別應(yīng)用于低 溫SCR煙氣脫硝領(lǐng)域。
[0020] 本發(fā)明是以磷酸鋁分子篩SAP0-11作為載體，采用沉淀法將MnOx均勻負(fù)載在其表 面，從而得到所需催化劑；由于分子篩SAP0-11結(jié)構(gòu)規(guī)整、具有大比表面積以及合適酸性酸 量，因此，分子篩SAP0-11提高了活性組分的分散性，同時(shí)增加了催化劑的比表面積以及酸 性，使得催化劑在低溫階段(250°C以下)表現(xiàn)出優(yōu)異的NH 3-SCR性能。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：
[0022] (1)本發(fā)明采用SAP0-11分子篩作為載體，其具有較大比表面積、穩(wěn)定規(guī)整的孔道 結(jié)構(gòu)，具有適中的酸性和酸量，有利于NH3的吸附；且分子篩所含元素為3^14、0，不具生 物毒性，不會對環(huán)境造成二次污染；
[0023] (2)本發(fā)明采用沉淀法負(fù)載錳氧化物，能夠使MnOx高度分散在載體表面，制備出含 高價(jià)錳以及無定形態(tài)錳的催化劑，具有適量酸性和酸量，使錳氧化物的低溫SCR性能充分展 現(xiàn)；
[0024] (3)活性組分與載體之間的相互作用以及沉淀法對活性組分的影響，進(jìn)一步提高 了錳氧化物的低溫NH3-SCR性能，并且在120~280 °C展現(xiàn)出優(yōu)異的NOx轉(zhuǎn)化率。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明的實(shí)施作進(jìn)一步說明和描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不 限于此。如有未特別注明的工藝參數(shù)，可參照常規(guī)技術(shù)進(jìn)行。
[0026] 實(shí)施例1
[0027] (1)載體的分散:稱取1.3369g四水醋酸錳(Mn(CH3COO) 2 · 4H20)溶解于30mL去離子 水中，攪拌IOmin，完全溶解后，加入2g SAP0-11分子篩，攪拌15min，再超聲分散40min(超聲 功率為80W，頻率為40KHz)，得到分散均勻的懸濁液；
[0028] (2)沉淀反應(yīng):將碳酸銨溶液（lmo 1/L)逐滴加入步驟（1)的懸濁液中，碳酸銨與懸 濁液的四水醋酸錳中錳元素的摩爾比為1:1，室溫下邊攪拌邊滴加，滴加完成后攪拌反應(yīng) Ih;反應(yīng)完成后，過濾，用去離子水洗滌至中性，于IHTC鼓風(fēng)干燥箱中干燥5h;
[0029] (3)焙燒:將干燥后的粉餅?zāi)肽コ煞勰?，置?00°C馬弗爐中焙燒5h，升溫速率為2 °C/min，得到催化劑MnOx/SAPO-11，其中Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15 %。
[0030] 實(shí)施例2
[0031] (1)載體的分散:稱取1.7825g四水醋酸錳(Mn(CH3COO) 2 · 4H20)溶解于30mL去離子 水中，攪拌IOmin，待完全溶解后，加入2g SAP0-11分子篩，攪拌15min，超聲分散40min(超聲 功率為80W，頻率為40KHz)，得到分散均勻的懸濁液；
[0032] (2)沉淀反應(yīng):將碳酸銨溶液（lmol/L)逐滴加入步驟（1)的懸濁液中，碳酸銨與懸 濁液的四水醋酸錳中錳元素的摩爾比為1:1，室溫下邊攪拌邊滴加，滴加完成后攪拌反應(yīng) Ih;反應(yīng)完成后，過濾，用去離子水洗滌至中性，于IHTC鼓風(fēng)干燥箱中干燥5h;
[0033] (3)焙燒:將干燥后的粉餅?zāi)肽コ煞勰糜?00°C馬弗爐中焙燒5h，升溫速率為2 °C/min，得到催化劑Mn0 x/SAP0-11，其中Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20 %。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] (1)載體的分散:稱取2.2281g四水醋酸錳(Mn(CH3COO) 2 · 4H20)溶解于30mL去離子 水中，攪拌IOmin，待完全溶解后，加入2g SAP0-11分子篩。攪拌15min，超聲分散40min(超聲 功率為80W，頻率為40KHz)，得到分散均勻的懸濁液；
[0036] (2)沉淀反應(yīng):將碳酸銨溶液（lmo 1/L)逐滴加入步驟（1)的懸濁液中，碳酸銨與懸 濁液的四水醋酸錳中錳元素的摩爾比為1:1，室溫下邊攪拌邊滴加，滴加完成后攪拌反應(yīng) Ih;反應(yīng)完成后，過濾，并用去離子水洗滌至中性，于IHTC鼓風(fēng)干燥箱中干燥5h。
[0037] (3)焙燒:將干燥后的粉餅?zāi)肽コ煞勰糜?00°C馬弗爐中焙燒5h，升溫速率為2 °C/min，得到催化劑Mn0 x/SAP0-11，其中Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25 %。
[0038] 實(shí)施例4
[0039] (1)載體的分散:稱取1.7825g四水醋酸錳(Mn(CH3COO) 2 · 4H20)溶解于30mL去離子 水中，攪拌IOmin，待完全溶解后，加入2g SAP0-11分子篩。攪拌15min，超聲分散40min