CN102438746B - 铁浸渍沸石催化剂及其制备方法以及使用该催化剂单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法 - Google Patents

铁浸渍沸石催化剂及其制备方法以及使用该催化剂单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102438746B
CN102438746B CN200980158322.6A CN200980158322A CN102438746B CN 102438746 B CN102438746 B CN 102438746B CN 200980158322 A CN200980158322 A CN 200980158322A CN 102438746 B CN102438746 B CN 102438746B
Authority
CN
China
Prior art keywords
zeolite
nitrous oxide
iron
catalyst
reducing agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN200980158322.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102438746A (zh
Inventor
文胜铉
李承宰
柳寅洙
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Korea Institute of Energy Research KIER
Original Assignee
Korea Institute of Energy Research KIER
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Korea Institute of Energy Research KIER filed Critical Korea Institute of Energy Research KIER
Publication of CN102438746A publication Critical patent/CN102438746A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102438746B publication Critical patent/CN102438746B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/064—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/072—Iron group metals or copper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B01D53/8621—Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625—Nitrogen oxides
    • B01D53/8628—Processes characterised by a specific catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/46—Removing components of defined structure
    • B01D53/54—Nitrogen compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74—General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86—Catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/72—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65 containing iron group metals, noble metals or copper
    • B01J29/76—Iron group metals or copper
    • B01J29/7615—Zeolite Beta
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/08—Heat treatment
    • B01J37/10—Heat treatment in the presence of water, e.g. steam
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2251/00—Reactants
    • B01D2251/20—Reductants
    • B01D2251/206—Ammonium compounds
    • B01D2251/2062—Ammonia
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/20—Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207—Transition metals
    • B01D2255/20738—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
    • B01J2229/36—Steaming
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2229/00—Aspects of molecular sieve catalysts not covered by B01J29/00
    • B01J2229/30—After treatment, characterised by the means used
    • B01J2229/40—Special temperature treatment, i.e. other than just for template removal
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10—Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明涉及一种制备用于单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的方法，其中，一氧化二氮和一氧化氮分别为室温气体和废气；由此形成的催化剂；以及使用该催化剂通过氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法。本发明的目的是提供：一种制备作为用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的高效催化剂的铁浸渍沸石催化剂的方法；由此形成的催化剂；以及使用该催化剂通过氨作为还原剂，在较低的还原温度下，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法。

Description

铁浸渍沸石催化剂及其制备方法以及使用该催化剂单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法
技术领域
本发明涉及一种用于同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂、一种制备该催化剂的方法以及使用该催化剂还原一氧化二氮和一氧化氮的方法。更具体地，本发明涉及一种在将铁浸渍沸石催化剂湿处理后或者用铁离子浸渍湿处理的沸石催化剂后，在低温下使用氨还原剂来单独还原一氧化二氮或者同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法。
背景技术
工业上固定污染源产生约25％的一氧化二氮排放量。通常地，从固定污染源排放的一氧化二氮与一氧化氮并存在氧气富足的大气中。通过使用一种还原剂例如氨、氢、一氧化碳等通过选择性催化还原(SCR)技术来去除固定污染源排放的一氧化氮。为了既可在低温又可在高温下使用这种SCR技术，已经研究出多种类型的催化剂。在这些催化剂中，V2O5-TiO2类催化剂已商品化，且该催化剂同氨还原剂一起被应用。为了还原一氧化二氮，通常使用铁-浸渍沸石催化剂，以及在这种情况下，使用碳氢化合物，例如甲烷、丙烷等，或者使用氨作为还原剂。
当使用碳氢化合物作为还原剂时，可在低于400℃的温度下还原一氧化二氮。然而，当使用氨作为还原剂时，须在400℃或更高温度下还原一氧化二氮。
因而，使用单一还原剂同时还原一氧化二氮和一氧化氮是很困难的。
在下文，将举例说明具体的传统技术。US 5,198,403和US 5,300,472制备了用于选择性的还原一氧化氮的催化剂，该催化剂通过将W、Si、B、Al、P、Zr、Ba、Y、La、Ce的氧化物中的至少一种和V、Nb、Mo、Fe、Cu的氧化物中的至少一种与钛氧化物混合而制得。在此，使用氨作为还原剂用于选择性地还原一氧化氮。该制备的催化剂含有50-99％钛氧化物。当使用这种催化剂时，81.1％-94.3％的一氧化氮在360-500℃温度下被还原。
US 2002/0127163A1、WO 02/072245A2以及KR 10-2004-0010608中通过将沸石例如BETA、ZSM、MORD、Y等与Fe、Cu、Co、Ce、Pt、Rh、Pd、Ir、Mg等进行离子交换，从而制备了用于选择性还原一氧化氮的催化剂。从这些催化剂中，挑选具有选择性还原一氧化二氮活性的催化剂，并使用该催化剂选择性地还原一氧化氮和一氧化二氮。当使用这些催化剂时，一氧化二氮在450℃和500℃的转化率分别为80％和99％。
US 6,682,710B1，US 2004/0192538A1和US 7,238,641B2披露了使用通过将FER沸石与铁离子进行离子交换获得的催化剂去除一氧化二氮和一氧化氮的方法。US 6,872,372B1披露了当添加钯、铑、金或类似物到含有铁离子的沸石催化剂中时，可在350℃以下的温度下选择性地还原一氧化二氮。在此，使用饱和的碳氢化合物例如甲烷、丙烷等作为还原剂。
JP 2006-281026披露了一种用于还原一氧化二氮的催化剂，通过将钛氧化物与Cr、Mg、Fe、Co、Ni、Cu、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、In、Sn、W、Pt、Au、Pb及其氧化物中的任意一种进行混合来制备该催化剂。
在上述专利文献中，当使用碳氢化合物作为还原剂时，可在350℃以下温度还原一氧化二氮。然而，当使用氨作为还原剂时，使用上述专利文献中的催化剂单独还原一氧化二氮时需要在360℃以上的温度。
更进一步，上述专利文献所披露的是，当使用氨作为还原剂时，在400℃以上温度下，可有效地同时还原一氧化氮和一氧化二氮。
因而，需要发明一种制备催化剂的技术，该催化剂在使用氨作为还原剂时，将单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮所需的温度降低到使用碳氢化合物作为还原剂时所需的温度；以及需要开发一种使用该催化剂同时还原一氧化二氮和一氧化氮的技术。
发明内容
因此，本发明致力于解决上述提到的问题，以及本发明的目的是提供一种铁浸渍沸石催化剂，该催化剂在反应温度为300-400℃，使用氨作为还原剂时，能够同时还原一氧化二氮和一氧化氮；以及该催化剂的制备方法。
本发明的另一个目的是提供一种当使用氨作为还原剂时，使用含有铁离子的沸石催化剂在低反应温度下还原一氧化二氮的方法。
本发明的另一个目的是提供一种当使用氨作为还原剂时，使用含有铁离子的沸石催化剂，在低反应温度下，同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法。
为了达到上述目的，本发明提供一种用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(A)在高温下用湿气(moisture)预处理沸石；(B)使用铁离子前驱物溶液，用铁离子浸渍步骤(A)中预处理的沸石或者没有经过步骤(A)没有预处理的沸石；(C)过滤和干燥用铁离子浸渍的沸石颗粒，以形成沸石粉末；(D)重复步骤(B)和(C)以提高该沸石粉末中的铁的含量，从而制备催化剂；(E)在空气中煅烧该催化剂；以及(F)在高温下用湿气处理没有经过步骤(A)没有预处理而经步骤(C)至(E)的沸石获得的催化剂。
在本发明中，在步骤(A)中，所述沸石包括BEA、MFI、MOR和FER中的任意一种，所述沸石中Al2O3/SiO2的摩尔比为5-100，所述沸石中的阳离子选自钠离子、氨离子和氢离子中的任意一种阳离子。
将所述沸石加热到400-600℃，并在氮气气氛下通过向沸石供给湿气来对沸石进行湿气处理0.1-2小时，所述湿气的重量是所述沸石重量的0.1-5倍。
在步骤(B)中，使用硝酸铁水合物(Fe(NO3)3·9H2O)作为铁离子前驱物，并调整前驱物的浓度为0.001-1.0M。
将在步骤(A)中用湿气预处理的沸石或没有经过步骤(A)没有预处理的沸石，以0.1-3.0的重量比添加到铁离子前驱物溶液中，然后在10-35℃温度下搅拌5-30小时。
在步骤(C)中，过滤步骤(B)中得到的所述沸石浆液，以得到沸石滤饼，并用500-2000mL去离子蒸馏水洗涤所述沸石滤饼以得到铁浸渍沸石。
在空气中在100-120℃温度下干燥所述铁浸渍沸石5-24小时。
在步骤(D)中，重复步骤(B)和(C)2-5次。
在步骤(E)中，在400-600℃煅烧步骤(D)得到的沸石1-5小时。
在步骤(F)中，将使用没有经过步骤(A)没有预处理的沸石，通过步骤(C)至(E)得到的铁浸渍沸石，加热到400-600℃，然后在氮气气氛下供给湿气到加热的铁浸渍沸石中0.5-2小时，湿气的重量是所述沸石重量的0.1-5倍。
本发明的另一个方面是提供了一种用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的由上述方法制备的铁浸渍沸石催化剂，其中，所述催化剂被配制成通过活化所述铁浸渍沸石催化剂，在300-400℃下利用氨作为还原剂，能够单独还原70-100％的一氧化二氮或同时还原70-100％的一氧化二氮和一氧化氮。
本发明的再一个方面是提供了一种使用氨作为还原剂，利用铁浸渍催化剂单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法，其中，通过单独使一氧化二氮或同时使一氧化二氮和一氧化氮与活化的所述方法制备的所述铁浸渍沸石催化剂接触反应，使用氨作为还原剂，在低催化反应温度下单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮。
在本发明中，所述催化反应温度是300-500℃。
本发明的优点在于，因为使用用湿气处理的铁浸渍沸石催化剂或使用铁离子浸渍的湿处理的沸石催化剂，使用氨作为还原剂，能够在300-500℃温度下单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮，所以在低温度下能够提高所述沸石催化剂的活性，并能够使用单一还原剂同时还原一氧化二氮和一氧化氮。
附图说明
图1是用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的制备过程的工艺流程图；
图2是实施例1-3制备的铁浸渍BEA沸石催化剂使用氨作为还原剂时的一氧化二氮转化率与所述催化反应温度的关系曲线图；以及
图3是实施例1制备的铁浸渍BEA沸石催化剂使用氨作为还原剂时的一氧化二氮和一氧化氮的转化率与所述催化反应温度的关系曲线图。
具体实施方式
在下文，本发明优选的具体实施方式将参考相关的附图详细描述。进而，当确定与本发明相关的现有技术领域的详细描述可能会掩盖本发明的精神时，该部分的详细描述将被省略。
本发明提供了一种用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的制备方法；一种由该方法制备的铁浸渍沸石催化剂；以及使用该铁浸渍沸石催化剂单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法。
具体地，铁浸渍沸石催化剂的制备方法包括以下步骤：(A)在高温下用湿气预处理沸石；(B)使用铁离子前驱物溶液，用铁离子浸渍经过步骤(A)中预处理的沸石或者没有经过步骤(A)没有预处理的沸石；(C)过滤和干燥用铁离子浸渍的沸石颗粒，以形成沸石粉末；(D)重复步骤(B)和(C)以提高该沸石粉末中的铁的含量，从而制备催化剂；(E)在空气中煅烧该催化剂；以及(F)在高温下用湿气处理没有经过步骤(A)没有预处理而经步骤(C)至(E)的沸石获得的催化剂。
在下文，将更详细地描述铁浸渍沸石催化剂的制备方法的步骤。
在步骤(A)中，用湿气预处理沸石。在本发明中，所述沸石包括BEA、MFI、MOR和FER中的任意一种，且Al2O3/SiO2的摩尔比为5-100，所述沸石中的阳离子为选自钠离子、氨离子和氢离子中的任意一种阳离子。当Al2O3/SiO2的摩尔比偏离上述范围时，所述沸石很难具有催化活性，因为所述沸石里的铁离子的含量非常少。更进一步，除了上述种类的阳离子外，其它种类的阳离子与铁离子交换困难，因为所述沸石通过离子交换用铁离子浸渍过。所述沸石被加热到400-600℃，然后由供应到所述沸石的湿气在氮气气氛下湿处理0.1-2小时，所述湿气的重量是所述沸石的0.1-5倍。为了达到所述沸石的湿处理效果，优选在所述的数值范围之内进行所述的湿处理。
在步骤(B)中，制备铁离子前驱物溶液，并用铁离子浸渍所述沸石。在本发明中，使用硝酸铁水合物(Fe(NO3)3·9H2O)作为铁离子前驱物，并调整该铁离子前驱物的浓度为0.001-1.0M。当所述的浓度在所述范围内时，铁离子能够容易地浸渍到所述沸石中，以及能够阻止铁离子过量地浸渍到所述沸石中。将在步骤(A)中用湿气预处理的沸石或没有经过步骤(A)没有预处理的沸石，以0.1-3.0的重量比添加到铁离子前驱物溶液中，然后在10-35℃温度下搅拌5-30小时。
在步骤(C)中，过滤步骤(B)中得到的所述沸石浆液以得到沸石滤饼，用500-2000mL去离子蒸馏水洗涤该沸石滤饼以得到铁浸渍沸石。在该步骤中，通过过滤清除所述沸石中没有离子交换的铁离子，以及通过洗涤清除粘附在沸石颗粒上过量的铁离子。可以调整用于洗涤所述沸石滤饼的蒸馏水的量以便于提高清除过量铁离子的效果和使所述沸石中浸渍的铁离子流失减至最小程度。
洗涤后得到的所述铁浸渍沸石在空气中在100-120℃温度下干燥5-24小时。可以调整所述铁浸渍沸石的干燥温度和时间以便于提高额外的离子交换效果以及按下述步骤煅烧去除该铁浸渍沸石中的湿气。
在步骤(D)中，重复步骤(B)和(C)2-5次。可以调整重复步骤(B)和(C)的次数以便于使所述沸石中浸渍的铁离子的量达到最大程度以及阻止过量的铁氧化物在所述沸石颗粒的周边形成。
在步骤(E)中，在400-600℃煅烧步骤(D)得到的沸石1-5小时。可以调整煅烧温度和时间以便于去除所述沸石中的杂质。
在步骤(F)中，将使用没有经过步骤(A)没有预处理的沸石而经过步骤(C)至(E)获得的所述铁浸渍沸石，加热到400-600℃，然后在氮气气氛下供给湿气到加热的铁浸渍沸石中0.5-2小时，湿气的重量是所述沸石重量的0.1-5倍。在这种情况下，可以调整所述加热温度、湿气的量以及供给湿气的时间以便于活化所述铁浸渍沸石催化剂。
更进一步地，在本方法中，用铁离子浸渍所述沸石，所以使用氨作为还原剂，在温度为300-500℃下，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮，从而还原一氧化二氮和一氧化氮。
实施例
在下文，将参考下述实施例更详细地描述以便清楚地理解本发明。
实施例1
将8g BEA沸石加热至500℃，该BEA沸石的Al2O3/SiO2的摩尔比为25，同时以1L/min的流速供给氮气，然后使用注射泵以0.5mL/min的流速往所述BEA沸石中供给去离子蒸馏水持续1小时。接着，冷却所述BEA沸石至室温，而同时以1L/min的流速供给氮气，以制备湿处理的BEA沸石(A)。
将1.6g硝酸铁水合物(Fe(NO3)3·9H2O)溶解在1L的去离子蒸馏水中，以制备成铁离子溶液(B)。将8g所述湿处理的BEA沸石(A)溶解在1L所制备的铁离子溶液(B)中，然后在温度为21℃下搅拌24小时得到沸石浆液。过滤所述沸石浆液，得到用铁离子浸渍的沸石滤饼，然后所述沸石滤饼用1L去离子蒸馏水洗涤。所述洗涤后的沸石滤饼在空气中在105℃干燥12小时。将所述干燥的沸石进一步溶解在所述铁离子溶液(B)中，以与铁离子进行离子交换，然后再干燥。这些过程至少再进行两次。最终干燥的用铁离子浸渍的沸石在空气中在500℃煅烧4小时。
实施例2
将1.6g硝酸铁水合物(Fe(NO3)3·9H2O)溶解在1L的去离子蒸馏水中，制备成铁离子溶液(B)。将8g具有A12O3/SiO2的摩尔比为25的BEA沸石溶解在1L所制备的铁离子溶液(B)中，然后在温度为21℃下搅拌24小时，得到沸石浆液。过滤所述沸石浆液，得到用铁离子浸渍的沸石滤饼，然后将所述沸石滤饼用1L去离子蒸馏水洗涤。所述洗涤后的沸石滤饼在空气中在105℃干燥12小时。将所述干燥的沸石进一步溶解在所述铁离子溶液(B)中，以与铁离子进行离子交换，然后再干燥。这些过程至少再进行两次。将最终干燥的用铁离子浸渍的沸石在空气中在500℃煅烧4小时。
为了湿处理用铁(Fe)离子浸渍的所述BEA沸石催化剂，将0.4g所述煅烧的BEA沸石催化剂加热到500℃，同时以1L/min的流速供给氮气，然后使用注射泵以0.017mL/min的流速往所述加热的BEA沸石中供给去离子蒸馏水持续1小时。接着，冷却所述BEA沸石催化剂至室温，而同时以1L/min的流速供给氮气。
实施例3
为了与实施例1和实施例2中所述BEA沸石催化剂相对比，制备了用铁离子浸渍的没有进行湿处理的BEA沸石催化剂。将1.6g硝酸铁水合物(Fe(NO3)3·9H2O)溶解在1L的去离子蒸馏水中，制备成铁离子溶液(B)。将8g具有Al2O3/SiO2的摩尔比为25的BEA沸石溶解在1L所制备的铁离子溶液(B)中，然后在温度为21℃下搅拌24小时得到沸石浆液。过滤所述沸石浆液，得到用铁离子浸渍的沸石滤饼，然后将所述沸石滤饼用1L去离子蒸馏水洗涤。所述洗涤后的沸石滤饼在空气中在105℃干燥12小时。所述干燥的沸石进一步溶解在所述铁离子溶液(B)中以同铁离子进行离子交换，然后再干燥。这些过程至少再进行两次。将最终干燥的用铁离子浸渍的沸石在空气中在500℃煅烧4小时。
实施例4
为了测试实施例1至3所制备的沸石催化剂对使用氨的一氧化二氮的还原反应的反应活性，取每一种所述沸石催化剂0.4g溶解在1/2″不锈钢管状反应器的中心。所述不锈钢管状反应器用电热炉以4℃/min的加热速率从室温加热到500℃。加入浓度为400ppm的一氧化二氮，使用400ppm的氨作为还原剂。反应气体中氧气的浓度调整为3000ppm。使用氮气将反应气体总流速固定在0.4L/min，因而气时空速(GHSV)维持在20,000hr-1。反应后，为了分析反应气体的成分，使用气体分析仪(SIEMENS)在线测量一氧化二氮的浓度。
图2是实施例1-3制备的铁浸渍BEA沸石催化剂使用氨作为还原剂时的一氧化二氮转化率与所述催化反应温度的关系曲线图。该测试在气时空速(GHSV)为20,000hr-1，总流速率为：0.4L/min、[N2O]：400ppm、[O2]：3,000ppm以及[NH3]：400ppm的条件下进行。
如图2所示，能够看到实施例1至3所制备的铁浸渍BEA沸石催化剂在催化反应温度为350℃下的一氧化二氮的转化率分别为89％、69％和27％。因而，能够确定相对于没有经过湿处理的所述铁浸渍BEA沸石催化剂，经过湿处理的所述铁浸渍BEA沸石催化剂的一氧化二氮的转化率大大地提高了。
实施例5
为了测试实施例1所制备的沸石催化剂对使用氨的一氧化二氮和一氧化氮二者的还原反应的反应活性，取0.4g所述沸石催化剂溶解在1/2″不锈钢管状反应器的中心。所述不锈钢管状反应器用电热炉以4℃/min的加热速率从室温加热到500℃。
分别加入浓度为400ppm的一氧化二氮和一氧化氮，使用800ppm的氨作为还原剂。反应气体中氧气的浓度调整为3000ppm。使用氮气将反应气体总流速固定在0.4L/min，因而气时空速(GHSV)维持在20,000hr-1。反应后，为了分析反应气体的成分，使用气体分析仪(SIEMENS)在线测量一氧化二氮的浓度。
图3是使用氨作为还原剂，实施例1制备的铁浸渍BEA沸石催化剂一氧化二氮和一氧化氮的转化率与所述催化反应温度的关系曲线图。该测试在气时空速(GHSV)：20,000hr-1，总流速率为：0.4L/min，[NO]：400ppm、[N2O]：400ppm、[O2]：3,000ppm以及[NH3]：800ppm条件下进行。
如图3所示，能够看到实施例所制备的铁浸渍BEA沸石催化剂在催化反应温度为350℃下的一氧化二氮和一氧化氮的转化率分别为75％和100％。因而，能够确定当使用氨作为还原剂时，既能还原一氧化二氮又能还原一氧化氮。
虽然为了说明目的公开本发明的优选实施方式，但这些优选实施方式是为了解释本发明，本领域技术人员应当理解，在不偏离随附的权利要求书中公开的本发明的范围和精神的情况下，各种修改、补充和替换都是可能的。

Claims (9)

1.一种用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：(A)在高温下用湿气预处理沸石，其中，将所述沸石加热到400-600℃，然后在氮气气氛下通过向沸石供给湿气进行湿处理0.1-2小时，所述湿气的重量是所述沸石重量的0.1-5倍；(B)使用铁离子前驱物溶液，用铁离子浸渍所述步骤(A)中预处理的沸石，其中，该步骤为：将在所述步骤(A)中用湿气预处理的沸石，以0.1-3.0的重量比添加到铁离子前驱物溶液中，然后在10-35℃温度下搅拌5-30小时；(C)过滤和干燥用铁离子浸渍的沸石颗粒；(D)重复所述步骤(B)和(C)以提高所述沸石粉末中的铁的含量，从而制备催化剂；(E)在空气中煅烧在所述步骤(D)中制备的催化剂。
2.根据权利要求1所述的用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的制备方法，其中，在所述步骤(A)中，所述沸石包括BEA、MFI、MOR和FER中的任意一种，所述沸石中Al2O3/SiO2的摩尔比为5-100，所述沸石中的阳离子为选自钠离子、氨离子和氢离子中的任意一种阳离子。
3.根据权利要求1所述的用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的制备方法，其中，在所述步骤(B)中，使用硝酸铁水合物Fe(NO3)3·9H2O作为铁离子前驱物，并调整该铁离子前驱物的浓度为0.001-1.0M。
4.根据权利要求1所述的用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的制备方法，其中，在所述步骤(C)中，过滤所述步骤(B)中得到的所述沸石浆液，以得到沸石滤饼，用500-2000mL去离子蒸馏水洗涤该沸石滤饼以得到铁浸渍沸石，然后在空气中在100-120℃温度下干燥该铁浸渍沸石5-24小时。
5.根据权利要求1所述的用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的制备方法，其中，在所述步骤(D)中，重复所述步骤(B)和(C)2-5次。
6.根据权利要求1所述的用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂的制备方法，其中，在所述步骤(E)中，在400-600℃煅烧所述步骤(D)中得到的沸石1-5小时。
7.由权利要求1-6中的任意一项所述的制备方法制备的，用于使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的铁浸渍沸石催化剂，其特征在于，所述催化剂被配制成通过活化该铁浸渍沸石催化剂，利用氨作为还原剂，能够单独还原70-100％的一氧化二氮或同时还原70-100％一氧化二氮和一氧化氮。
8.一种使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法，其特征在于，在低催化温度下使用氨作为还原剂，通过单独使一氧化二氮或同时使一氧化二氮和一氧化氮与活化的通过权利要求1-6中的任意一项所述的制备方法制备的所述铁浸渍沸石催化剂接触反应，来单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮。
9.根据权利要求8所述的使用氨作为还原剂，单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法，其中，所述催化反应温度是300-500℃。
CN200980158322.6A 2009-03-24 2009-03-26 铁浸渍沸石催化剂及其制备方法以及使用该催化剂单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法 Active CN102438746B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2009-0024805 2009-03-24
KR1020090024805A KR101091705B1 (ko) 2009-03-24 2009-03-24 암모니아 환원제에 의한 아산화질소 단독 혹은 아산화질소와 일산화질소의 동시 저감을 위한 철이온이 담지된 제올라이트 촉매의 제조방법과 그 촉매 그리고 이를이용한 암모니아 환원제에 의한 아산화질소 단독 혹은 아산화질소와 일산화질소의 동시 저감방법
PCT/KR2009/001539 WO2010110502A1 (ko) 2009-03-24 2009-03-26 철이온이 담지된 제올라이트 촉매 및 그 제조방법과 그 촉매를 이용한 암모니아 환원제에 의한 아산화질소 단독 혹은 아산화질소와 일산화질소의 동시 저감방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102438746A CN102438746A (zh) 2012-05-02
CN102438746B true CN102438746B (zh) 2015-05-27

Family

ID=42781185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200980158322.6A Active CN102438746B (zh) 2009-03-24 2009-03-26 铁浸渍沸石催化剂及其制备方法以及使用该催化剂单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP5546620B2 (zh)
KR (1) KR101091705B1 (zh)
CN (1) CN102438746B (zh)
WO (1) WO2010110502A1 (zh)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101367725B1 (ko) 2010-12-06 2014-02-26 그린프라 주식회사 질소산화물 제거용 나노촉매의 제조방법
CN102688687A (zh) * 2012-05-24 2012-09-26 柳州化工股份有限公司 一种催化分解硝酸尾气n2o的新工艺
KR101522277B1 (ko) * 2014-02-13 2015-05-21 한국에너지기술연구원 반도체 배기가스 내 아산화질소의 촉매 제거 방법
JP6894704B2 (ja) * 2014-03-24 2021-06-30 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 排気ガス処理のための方法及びシステム
CN110918117B (zh) * 2019-11-28 2023-03-21 浙江师范大学 一种用于消除含氮有机物的催化剂及其制备方法
KR102457079B1 (ko) 2020-11-30 2022-10-21 한국에너지기술연구원 복합유해물질 동시 제거 시스템
KR102477125B1 (ko) 2021-08-19 2022-12-14 건국대학교 산학협력단 전처리된 천연제올라이트를 이용한 오염물질 정화소재 및 그 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1359311A (zh) * 1999-02-18 2002-07-17 大教堂有限公司 在含有氧化氮和氧化亚氮的气体中同时除去它们的方法
CN1395501A (zh) * 2000-01-14 2003-02-05 犹德有限公司 用于去除NOx和N2O的工艺
CN1507368A (zh) * 2001-03-13 2004-06-23 ���֪�� 一种降低气体中N2O和NOx含量的方法

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4571329A (en) * 1984-08-13 1986-02-18 Babcock-Hitachi Kabushiki Kaisha Ammonia reduction-denitration process and apparatus therefor
JPH06238168A (ja) * 1993-02-15 1994-08-30 Tosoh Corp 窒素酸化物の接触還元触媒用担体，接触還元触媒及び接触還元方法
US5482692A (en) 1994-07-07 1996-01-09 Mobil Oil Corporation Selective catalytic reduction of nitrogen oxides using a ferrocene impregnated zeolite catalyst
US5520895A (en) * 1994-07-07 1996-05-28 Mobil Oil Corporation Method for the reduction of nitrogen oxides using iron impregnated zeolites
DE10020100A1 (de) * 2000-04-22 2001-10-31 Dmc2 Degussa Metals Catalysts Verfahren und Katalysator zur Reduktion von Stickoxiden
US6689709B1 (en) * 2000-11-15 2004-02-10 Engelhard Corporation Hydrothermally stable metal promoted zeolite beta for NOx reduction
US7438878B2 (en) * 2001-03-12 2008-10-21 Basf Catalysts Llc Selective catalytic reduction of N2O
JP2005177570A (ja) * 2003-12-17 2005-07-07 Ne Chemcat Corp 高温特性に優れるｓｃｒ触媒
US7501105B2 (en) * 2004-07-29 2009-03-10 N.E. Chemcat Corporation NOx reduction catalyst having excellent low-temperature characteristics
DE102005022650A1 (de) * 2005-05-11 2006-11-16 Uhde Gmbh Verfahren zur Verringerung des Gehaltes an Stickoxiden in Gasen
BRPI0619944B8 (pt) * 2005-12-14 2018-03-20 Basf Catalysts Llc método para preparar um catalisador de zeólito promovido por metal, catalisador de zeólito, e, método para reduzir nox em uma corrente de gás de exaustão ou gás combustível

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1359311A (zh) * 1999-02-18 2002-07-17 大教堂有限公司 在含有氧化氮和氧化亚氮的气体中同时除去它们的方法
CN1395501A (zh) * 2000-01-14 2003-02-05 犹德有限公司 用于去除NOx和N2O的工艺
CN1507368A (zh) * 2001-03-13 2004-06-23 ���֪�� 一种降低气体中N2O和NOx含量的方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010110502A1 (ko) 2010-09-30
CN102438746A (zh) 2012-05-02
JP2012521288A (ja) 2012-09-13
KR101091705B1 (ko) 2011-12-08
KR20100106711A (ko) 2010-10-04
JP5546620B2 (ja) 2014-07-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109174173B (zh) 一种分子筛scr催化剂制备方法及其制备的催化剂
CN102438746B (zh) 铁浸渍沸石催化剂及其制备方法以及使用该催化剂单独还原一氧化二氮或同时还原一氧化二氮和一氧化氮的方法
EP2313196B1 (en) Use of catalysts for nox reduction employing h2
CN106345523B (zh) 一种基于碳化MOFs的低温脱硝催化剂及其制备方法
CN104722331B (zh) 一种Cu‑SAPO‑44微孔分子筛的制备方法及其作为NH3‑SCR催化剂的应用
EP2949391B1 (en) Method for producing an iron-chabazite exhaust gas purification catalyst
EP1530501A1 (en) METHOD FOR THE REMOVAL OF NO sb X /sb AND CATALYST THEREFOR
CN109647500B (zh) 一种用于内燃机尾气净化系统的氨氧化催化剂及其制备方法
KR20190091362A (ko) 바나듐 산화물 및 철을 함유하는 분자체를 함유하는 scr 촉매 장치
US5141906A (en) Catalyst for purifying exhaust gas
CN108160105B (zh) 用于甲烷选择性催化还原分子筛催化剂及其合成方法
JPH05220403A (ja) 排気ガス浄化用触媒
KR101550289B1 (ko) 촉매를 사용한 화학공장 배기가스 내 아산화질소와 일산화질소의 동시 제거 방법
CN109289907A (zh) 碱土金属改性的铜基分子筛nh3-scr催化剂及其制备方法
KR101394625B1 (ko) 선택적 촉매 환원 반응용 철 담지 제올라이트 촉매의제조방법
CN111437875B (zh) 一种具有宽温度范围的铈铁分子筛基催化剂及其制备方法
CN101554581B (zh) 选择性催化还原脱硝催化剂及制备方法
RU2598902C2 (ru) Цеолиты, содержащие фосфор/серу-переходный металл, для разложения n2o
CN113233471B (zh) 一种制备铜交换分子筛的方法、催化系统和废气处理装置
CN108187732B (zh) 一种抗硫抗水的ch4-scr脱硝催化剂及其制备方法
CN111530498A (zh) 一种用于己二酸装置中多种污染物协同净化的催化剂、制备及应用
KR101799030B1 (ko) 수분이 포함된 배가스 내에서 암모니아 환원제에 의한 일산화질소 및 아산화질소 동시 저감 촉매 및 그 제조방법
Ilmasani Mechanism of the Passive NOx Adsorption Process on Zeolite Supported Pd in Controlling Cold Start Emissions
JPS62250947A (ja) 窒素酸化物と一酸化炭素の同時処理用触媒
CN117324037A (zh) 一种双金属同时交换改性的sapo分子筛催化剂的制备方法及应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant