CN102600910A - 高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体,由氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂经烧结而成,所述氧化铝占25~40%,粒径<10μm,高岭土占5~10%,粒径<10μm,滑石占35~45%,粒径<20μm,石英占10~25%,粒径<20μm;以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量为一个整体,造孔剂的质量为该整体的2~10%,平均粒径<25μm;本发明的制备方法为:将氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂与表面活性剂、粘结剂、润滑剂及水混合均匀、成型、干燥、烧结,烧结温度为1390~1420℃,在烧结温度下保温8~12小时,冷却到室温;以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量总和为一个整体,表面活性剂为0.5~3.5%,粘结剂为3~5%,润滑剂为2~4%;水为20~25%。本发明制备得到的脱硝催化剂载体蜂窝陶瓷吸水率高,涂覆催化剂后脱硝效果良好,无毒无害。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂载体技术领域,尤其是涉及一种高吸水性的堇青石蜂窝陶瓷催化剂载体。
背景技术
随着国家对烟气排放标准的提高及严格控制,排放的烟气必须进行脱硝处理,目前广泛使用的是钒-钛脱硝系统(V2O5/TiO2),但该系统中需使用五氧化二钒,该材料有剧毒,因此在生产使用及废产品、废弃产品处理上带来许多危害及二次污染,并且该系统的成本较高。使用堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂载体是一种新型的方法,但是长期运行后该载体会出现龟裂、剥落等现象,因此供涂覆催化剂用的董青石蜂窝陶瓷载体必须有高的强度、高吸水率以保证催化剂涂覆的有效性。
发明内容
针对现有技术存在的上述问题,本申请人提供了一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体。本发明制备得到的脱硝催化剂载体蜂窝陶瓷吸水率高,涂覆催化剂后脱硝效果良好,无毒无害。
本发明的技术方案如下:
一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体,由氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂经烧结而成,所述氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量百分比及其平均粒径大小为:氧化铝占25~40%,粒径<10μm,高岭土占5~10%,粒径<10μm,滑石占35~45%,粒径<20μm,石英占10~25%,粒径<20μm;以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量为一个整体,所述造孔剂的质量为该整体的2~10%,所述造孔剂的平均粒径<25μm。
一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法,具体步骤如下:
(1)将氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂与表面活性剂混合均匀;
(2)将步骤(1)得到的混合物与粘结剂、润滑剂及水混合均匀;
(3)将步骤(2)得到的混合物成型、干燥后烧结,烧结温度为1390~1420℃,并在烧结温度下保温,保温时间为8~12小时,随后冷却到室温;
以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量总和为一个整体,上述各步骤中所述添加剂及水的质量为该整体质量的百分数为:表面活性剂为0.5~3.5%,粘结剂为3~5%,润滑剂为2~4%;水为20~25%。
所述表面活性剂为植物或动物的脂肪酸或其脂肪酸盐。所述表面活性剂为油酸、硬脂酸、硬脂酸钠或硬脂酸铝。所述润滑剂为航空柴油、液化石蜡、桐油、玉米油或聚α烯烃。所述造孔剂为碳粉、木屑粉或核桃壳粉。所述粘结剂为甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。
本发明有益的技术效果在于:
本烟气脱硝蜂窝陶瓷载体以董青石晶相为主。董青石的分子式为2MgO·2Al2O3·5SiO2,各成分的理论含量为:Al2O3含量34.9%,SiO2含量51.3%,MgO含量13.8%。本烟气脱硝载体配料以董青石各成分含量为目标,进行配料,技术方案中所用的高岭土的作用是提供Al2O3、SiO2成分,滑石的作用是提供SiO2、MgO成份。技术方案中氧化铝、石英(SiO2)、滑石、高岭土的质量为一个整体,总计为100%,其他配料为外加料。
本烟气脱硝蜂窝陶瓷载体制备工艺主要以合成董青石含量为目的,经干湿充分均匀混合,在烧成温度范围及保温时间范围内,经X-衍射测试其董青石含量>98%。如果烧成温度低于此范围,保温时间少于此范围,则董青石相发育不完全,其含量则明显低于98%;如果烧成温度高于此范围,或保湿时间长于此范围,则董青石相则产生玻化现象,产生少量莫来石液相,董青石含量也低于98%。
本发明吸水率高。高吸水率有利于载体吸附催化剂,所吸附催化剂的量对于烟气脱硝率有明显作用,在试验中,如果载体吸水率低于35%,则载体所吸附的催化剂载烟气处理中脱硝效果低于80%。本发明陶瓷载体的蜂窝孔为5~50孔/平方英寸,壁厚1~2mm,产品正向抗压强度>15Mpa,吸水率>40%,经涂覆催化剂后,脱硝效果达到要求。
具体实施方式
实施例1
本实施例所用的各原料及其重量如表1所示:
表1
具体制备步骤:
(1)将表1中氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂混合均匀;
(2)将步骤(1)得到的混合物与表面活性剂、粘结剂、润滑剂及水混合均匀;
(3)将步骤(2)得到的混合物成型150×150×1000mm、干燥后烧结,烧结温度为1390℃,并在烧成温度下保温,保温时间为10小时,随后冷却到室温;
(4)冷却后产品吸水率42%,正向抗压强度19.5Mpa,经涂覆催化剂后,脱硝效果达到要求。
实施例2
本实施例所用的各原料及其重量如表2所示:
表2
具体制备步骤:
(1)将表1中氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂混合均匀;
(2)将步骤(1)得到的混合物与表面活性剂、粘结剂、润滑剂及水混合均匀;
(3)将步骤(2)得到的混合物成型150×150×1000mm、干燥后烧结,烧结温度为1420℃,并在烧成温度下保温,保温时间为8小时,随后冷却到室温;
(4)冷却后产品吸水率41%,正向抗压强度17.5Mpa,经涂覆催化剂后,脱硝效果达到要求。
实施例3
本实施例所用的各原料及其重量如表3所示:
表3
具体制备步骤:
(1)将表1中氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂混合均匀;
(2)将步骤(1)得到的混合物与表面活性剂、粘结剂、润滑剂及水混合均匀;
(3)将步骤(2)得到的混合物成型150×150×1000mm、干燥后烧结,烧结温度为1410℃,并在烧成温度下保温,保温时间为12小时,随后冷却到室温;
(4)冷却后产品吸水率45%,正向抗压强度18.5Mpa,经涂覆催化剂后,脱硝效果达到要求。
以上实施例1~3中吸水率和正向抗压强度是根据国家标准JC/T686-1998(蜂窝陶瓷)来检测的。
Claims (7)
1.一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体,其特征在于由氧化铝、高岭土、滑石、石英、造孔剂经烧结而成,所述氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量百分比及其平均粒径大小为:氧化铝占25~40%,粒径<10μm,高岭土占5~10%,粒径<10μm,滑石占35~45%,粒径<20μm,石英占10~25%,粒径<20μm;以氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量为一个整体,所述造孔剂的质量为该整体的2~10%,所述造孔剂的平均粒径<25μm。
2. 一种高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法,其特征在于具体步骤如下:
(1)将权利要求1中所述各组分与表面活性剂混合均匀;
(2)将步骤(1)得到的混合物与粘结剂、润滑剂及水混合均匀;
(3)将步骤(2)得到的混合物成型、干燥后烧结,烧结温度为1390~1420℃,并在烧结温度下保温,保温时间为8~12小时,随后冷却到室温;
以权利要求1中所述氧化铝、高岭土、滑石、石英的质量总和为一个整体,上述各步骤中所述添加剂及水的质量为该整体质量的百分数为:表面活性剂为0.5~3.5%,粘结剂为3~5%,润滑剂为2~4%;水为20~25%。
3.根据权利要求2所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法,其特征在于,所述表面活性剂为植物或动物的脂肪酸或其脂肪酸盐。
4.根据权利要求2或3所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法,其特征在于,所述表面活性剂为油酸、硬脂酸、硬脂酸钠或硬脂酸铝。
5.根据权利要求2所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法,其特征在于,所述润滑剂为航空柴油、液化石蜡、桐油、玉米油或聚α烯烃。
6.根据权利要求1或2所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体及其制备方法,其特征在于,所述造孔剂为碳粉、木屑粉或核桃壳粉。
7.根据权利要求2所述的高吸水率烟气脱硝蜂窝陶瓷载体的制备方法,其特征在于,所述粘结剂为甲基纤维素或羟丙基甲基纤维素。
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