CN101791550B - 一种等离子体条件下高效催化氧化去除no的催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种等离子体条件下高效催化氧化去除NO的催化剂。按以下方法制备：1)将柠檬酸和乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰、硝酸铈、硝酸镧中的一种或两种按摩尔比0.2～1混合得固体，按固液质量比1∶3～4用蒸馏水溶解并搅拌4h；2)待搅拌完毕后，将溶液置于旋转蒸发仪中进行发泡处理，70～90℃处理5～10h；3)待烧瓶内出现泡沫状固体时，取出，于100～150℃烘箱内干燥3～10h；4)然后置于马弗炉在300～500℃温度下焙烧4～8h，即可制得所需催化剂。本发明的催化剂制备方法简单，产率高，反应条件易掌握等优点，是一种简单可行的制备纳米级催化剂的方法。该催化剂主要用于脱除热电厂、冶炼厂、炼油厂、化工厂等固定源所排放的工业废气中的NOx。
Description
技术领域
本发明涉及催化氧化技术应用于大气污染净化技术领域，具体是一种等离子体条件下高效催化氧化去除NO的催化剂。
技术背景
氮氧化物是引起酸雨，光化学烟雾等破坏地球生态环境和损害人体健康的主要大气污染物。其主要来自燃煤和燃油的高温燃烧锅炉、硝酸或硝酸盐厂尾气及汽车尾气，而尾气中主要的氮氧化物以一氧化氮(NO)的形式存在。如何消除氮氧化物的污染是环境保护中一个非常令人关注的课题。
目前多采用氨选择性催化还原法对固定源废气中的氮氧化物进行净化处理，中国专利CN1660492A中公开了一种低温下还原脱除氮氧化物的催化剂，该催化剂以氧化铁(50～80％，质量比)，二氧化锰或氧化铝或三氧化铬(3～30％，质量比)，氧化铜(0.5～10％，质量比)为主要活性组分，属于复合金属氧化物催化剂，在140℃时以氨为还原剂可使1500ppm的NO减少93％。选择性催化还原法虽然效率较高，但设备投资大，运行费用高，同时还存在氨的防腐蚀、防泄漏等问题。中国专利CN 1899671A中公开了一种使用催化氧化循环喷淋液的生物膜填料塔系统净化烟气中NOX的方法，属于生物-化学组合法净化废气，该发明采用的催化氧化催化剂由含有Fe2+、Mn2+、Zn2+和Al3+四种金属离子构成，成分较复杂容易带来二次污染，而且微生物生长缓慢且易造成填料塔堵塞，仅适用于小流量烟气。
选择性催化氧化法是指先将NO部分地选择性催化氧化为NO2，再用湿法脱硫的吸收剂(如石灰、NaOH和氨水等)吸收，实现湿法同时脱硫脱氮。目前第二步的吸收技术已成熟，第一步的NO转化为NO2的催化氧化技术是关键和难点。为此，科研人员开始研究将低温等离子体技术和催化氧化技术相结合，利用等离子体空间富集的大量极活泼的高活性物种(如离子，电子，激发态的原子分子及自由基等)，协同催化氧化反应，降低反应的活化能，将NO转化为NO2并进行高效吸收，以达到烟气同时脱硫脱氮，因此，开发一种在低温等离子体条件下能够高效催化氧化NO的匹配催化剂十分必要，具有重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在低温等离子体条件下催化氧化NO的催化剂及其制备方法，协同等离子体技术实现NO的催化氧化，该催化剂氧化活性突出，在50～150℃，低温等离子体协同条件下，将NO氧化后用碱液进行吸收，NO的去除率可达80～96％。
本发明的催化剂制备方法包括如下步骤：
1)将柠檬酸和乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰、硝酸铈、硝酸镧中的一种或两种按摩尔比0.2～1混合得固体，按固液质量比1∶3～4用蒸馏水溶解并搅拌4h；
2)待搅拌完毕后，将溶液置于旋转蒸发仪中进行发泡处理，70～90℃处理5～10h；
3)待烧瓶内出现泡沫状固体时，取出，于100～150℃烘箱内干燥3～10h；
4)然后置于马弗炉在300～500℃温度下焙烧4～8h，即可制得所需催化剂。
本发明的催化剂制备方法简单，产率高，反应条件易掌握等优点，是一种简单可行的制备纳米级催化剂的方法。在50～150℃，空速为10000～50000h-1条件下，经多次实验，NO的净化效率达到80～95％。该催化剂主要用于脱除热电厂、冶炼厂、炼油厂、化工厂等固定源所排放的工业废气中的NOx。
附图说明
图1是本发明实施例4锰氧化物催化氧化去除NO随温度变化曲线图。
具体实施方式
实施例1：
柠檬酸与乙酸锰按摩尔比＝0.67混合(固体)，用3倍于固体质量的蒸馏水溶解并搅拌4h；待搅拌完毕后，置于旋转蒸发仪中进行发泡处理，70℃处理8h；待烧瓶内出现泡沫状固体时，取出，于100℃烘箱内干燥10h，然后置于马弗炉在300℃温度下焙烧4h，即可制得黑色MnOx催化剂；经压片、研磨、过筛制成40～60目的颗粒，得锰基氧化物催化剂。
将流量为200ml/min含0.25％NO，3％O2和96.95％N2的混合气体通入等离子体反应器中活化(输入功率为11w)，再通过装有0.6g上述催化剂的固定床管式反应器中，在150℃，空速为15000h-1条件下，将NO催化氧化，进入碱液吸收瓶吸收。NO的净化效率达80％。
实施例2：
将柠檬酸、硫酸锰和硝酸铈按摩尔比混合：锰与铈的摩尔比＝2.3，柠檬酸与金属的摩尔比＝0.75进行混合(固体)，用3.5倍固体质量的蒸馏水溶解并充分搅拌4h左右；待搅拌完毕后，置于旋转蒸发仪中进行发泡处理，80℃处理5h；待烧瓶内出现泡沫状固体时，取出，于120℃烘箱内干燥8h，然后置于马弗炉在500℃温度下焙烧6h，即可制得锰铈混合氧化物催化剂；经压片、研磨、过筛制成40～60目的颗粒备用。
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实施例3：
将柠檬酸、硝酸锰和硝酸镧按摩尔比混合：锰与镧的摩尔比＝2.3，柠檬酸与金属的摩尔比＝0.75进行混合(固体)，用4倍于固体质量的蒸馏水溶解并搅拌4h左右；待搅拌完毕后，置于旋转蒸发仪中进行发泡处理，90℃处理5h；待烧瓶内出现泡沫状固体时，取出，于130℃烘箱内彻底干燥6h，然后置于马弗炉在350℃温度下焙烧8h，即可制得黑色MnOx催化剂；经压片、研磨、过筛制成40～60目的颗粒，得锰基氧化物催化剂。
将流量为200ml/min含0.25％NO，3％O2和96.95％N2的混合气体通入等离子体反应器中活化(输入功率为11w)，再通过装有0.6g上述催化剂的固定床管式反应器中，在150℃，空速为15000h-1条件下，将NO催化氧化，进入碱液吸收瓶吸收。NO的净化效率达83％。
实施例4：
将柠檬酸与乙酸锰按摩尔比＝0.75混合(固体)，用3倍于固体质量的蒸馏水溶解并搅拌4h；待搅拌完毕后，置于旋转蒸发仪中进行发泡处理，70℃处理8h；待烧瓶内出现泡沫状固体时，取出，于150℃烘箱内彻底干燥3h，然后置于马弗炉在400℃温度下焙烧6h，即可制得黑色MnOx催化剂；经压片、研磨、过筛制成40～60目的颗粒，得锰基氧化物催化剂。
将流量为200ml/min含0.25％NO，3％O2和96.95％N2的混合气体通入等离子体反应器中活化(输入功率为11w)，再通过装有0.6g上述催化剂的固定床管式反应器中，在150℃，空速为15000h-1条件下，将NO催化氧化，进入碱液吸收瓶吸收。NO的净化效率达95％。
Claims (1)
1.一种等离子体条件下高效催化氧化去除NO的催化剂，其特征在于：其按以下方法制备：
1)将柠檬酸和乙酸锰、硝酸锰、硫酸锰、硝酸铈、硝酸镧中的一种或两种按摩尔比0.2～1混合得固体，按固液质量比1∶3～4用蒸馏水溶解并搅拌4h；
2)待搅拌完毕后，将溶液置于旋转蒸发仪中进行发泡处理，70～90℃处理5～10h；
3)待烧瓶内出现泡沫状固体时，取出，于100～150℃烘箱内干燥3～10h；
4)然后置于马弗炉在300～500℃温度下焙烧4～8h，即可制得所需催化剂。
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