CN103447072A - Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法 - Google Patents
Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，首先，秸秆经粉碎机粉碎后在气氛炉中氮气气氛下炭化，得秸秆活性炭；然后，秸秆活性炭中添加碱液、铝源和导向剂水热晶化，抽滤，水洗，烘干得到NaY/C复合材料；最后，NaY/C复合材料和凹土依次添加到硝酸铁溶液中，加热回流处理，烘干，挤条成型，氮气保护下煅烧，得Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂。本发明以廉价凹土、秸秆和硝酸铁为原料制备脱硝催化剂，成本较低，凹土载体中引入高比表面积的NaY沸石和活性炭，提高了催化剂对气体的吸附能力，具有很好的脱硝效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，具体地说是一种以秸秆为原料制备NaY/C，添加凹土和铁盐溶液制备Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的方法。
背景技术
氮氧化物（NOx）是对人类健康和环境具有严重危害的大气主要污染物，其主要来源于机动车尾气和燃煤电厂的烟气，随着社会的发展，其排放标准将越来越严格。以NH3为还原剂的选择性还原（SCR）脱硝法是最经济、高效的脱硝方法，在国内外有着广泛的应用，该技术的核心是催化剂的制备。现有的脱硝催化剂是TiO2为载体负载V2O5和WO3制备（ZL200910030398.2、CN102274723A），存在价格高，窗口温度高的缺点，钒还是对环境具有较大毒性的金属。为降低成本，许多廉价载体被用来制备脱硝催化剂，如堇青石（ZL 200710062007.6）、活性炭（ZL03145680.4）、高岭土（ ZLCN102389791A）、膨润土（ZL200610028191.8）、和粉煤灰（ZL200310100420.9）等被用来负载Fe、Cu、V和Cr等金属氧化物制备脱硝催化剂。
凹凸棒石黏土（以下简称凹土）也可用做载体制备脱硝催化剂，如负载TiO2和活性组分（CN101862648A），或者与粉煤灰复合（CN102000564A）负载MnOx，或者与稻壳制备的活性炭（CN102744075A）、沸石-活性炭（CN102744095A）复合负载CuO制备脱硝催化剂，取得了较好的脱硝效果。NaY沸石具有较高比表面积，也是脱硝催化剂的常用载体（Catalysis Today，2012，6～11）。
发明内容
本发明的目的是：提供一种Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，以秸秆为原料，经炭化、添加碱液、铝源和导向剂制备NaY/C复合材料，随后添加凹土、铁盐溶液加热回流处理，最后挤条成型、煅烧制备Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂，工艺简单，生产成本低，制备效率高。
本发明的技术解决方案是：首先，秸秆经粉碎机粉碎后在气氛炉中氮气气氛下炭化，得秸秆活性炭；然后，秸秆活性炭中添加碱液、铝源和导向剂水热晶化，抽滤，水洗，烘干得到NaY/C复合材料；最后，NaY/C复合材料和凹土依次添加到硝酸铁溶液中，加热回流处理，烘干，挤条成型，氮气保护下煅烧，得Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂。
本发明的催化剂的具体制备步骤如下：
（1）秸秆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，通入氮气，以10℃/min升温到600～800℃炭化，保温2h，冷却至室温，得秸秆活性炭；
（2）按照固液质量体积比1:4，将秸秆活性炭加入到110g/LNaOH溶液中，搅拌30min，随后添加30～70g/LNaAlO2溶液和摩尔组分比17Na2O:
Al2O3:17SiO2:350 H2O的导向剂，NaAlO2溶液和导向剂体积分别为碱液体积的68.5%和35%，搅拌30min，转移到带聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，90℃晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料；
（3）按照固液质量体积比1:20，将NaY-C复合材料转移到6.48～12.96g/L硝酸铁溶液中，随后加入质量为NaY-C复合材料3倍的凹土，搅拌1h，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移到气氛炉中在氮气保护下500℃炭化2h，得到Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
本发明与现有技术相比：采用廉价凹土和秸秆为原料制备载体，活性组分为廉价铁盐，成本较低；凹土同时为粘结剂和催化剂的载体，提高了凹土的使用价值；采用回流处理，Fe3+与沸石中金属离子交换，同时可在载体表面形成的FeO纳米粒子，催化组分活性高；秸秆制备的NaY-C复合材料具有较大的比表面积，加入凹土中，增加了催化剂的孔隙，提高催化剂对气体的吸附和脱硝率。
具体实施方式
下面结合具体的实施例，进一步详细地描述本发明；应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明的技术解决方案，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1：秸秆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，在氮气下煅烧，800℃保温2h，冷却，得秸秆活性炭；称取5g秸秆活性炭，加入20mL110g/LNaOH溶液，搅拌30min，再加入13.7mL23g/LNaAlO2溶液和7mL导向剂，搅拌30min，转移到反应釜中，90℃晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料；将5gNaY-C复合材料、15g凹土加入到100mL 6.48g/L硝酸铁溶液中，搅拌1h，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移到气氛炉中在氮气保护下500℃炭化2h，得到Fe含量为3%的Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
实施例2：秸秆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，在氮气下煅烧，700℃保温2h，冷却，得秸秆活性炭；称取5g秸秆活性炭，加入20mL110g/LNaOH溶液，搅拌30min，然后加入13.7mL50g/LNaAlO2溶液和7mL导向剂，搅拌30min，转移到反应釜中，90℃晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料；将5gNaY-C复合材料、15g凹土加入到100mL 9.72g/L硝酸铁溶液中，搅拌1h，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移到气氛炉中在氮气保护下500℃炭化2h，得到Fe含量为4.5%的Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
实施例3：秸秆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，在氮气下煅烧，600℃保温2h，冷却，得秸秆活性炭；称取5g秸秆活性炭，加入20mL110g/LNaOH溶液，搅拌30min，然后加入13.7mL70g/LNaAlO2溶液和7mL导向剂，搅拌30min，转移到反应釜中，90℃晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料；将5gNaY-C复合材料、15g凹土加入到100mL 12.96g/L硝酸铁溶液中，搅拌1h，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移到气氛炉中在氮气保护下500℃炭化2h，得到Fe含量为6%的Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
本发明的脱硝催化剂应用方法如下：将0.8g脱硝催化剂加入到固定床反应器中，入口气体组成为1000×10−6 NO，1200×10−6
NH3，5%
O2及平衡气N2，总流速为300 mL/min，对应的空速为8000 L/(kg·h)，反应温度为300℃，烟气分析仪检测出口NO浓度；实施例1的脱硝催化剂的脱硝率为91.3%；实施例2的脱硝催化剂的脱硝率为93.4%；实施例3的脱硝催化剂的脱硝率为95.2%。
Claims (2)
1.Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：首先，秸秆经粉碎机粉碎后在气氛炉中氮气气氛下炭化，得秸秆活性炭；然后，秸秆活性炭中添加碱液、铝源和导向剂水热晶化，抽滤，水洗，烘干得到NaY/C复合材料；最后，NaY/C复合材料和凹土依次添加到硝酸铁溶液中，加热回流处理，烘干，挤条成型，氮气保护下煅烧，得Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：它的具体制备步骤如下：
（1）秸秆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，通入氮气，以10℃/min升温到600～800℃炭化，保温2h，冷却至室温，得秸秆活性炭；
（2）按照固液质量体积比1:4，将秸秆活性炭加入到110g/LNaOH溶液中，搅拌30min，随后添加30～70g/LNaAlO2溶液和摩尔组分比17Na2O: Al2O3:17SiO2:350
H2O的导向剂，NaAlO2溶液和导向剂体积分别为碱液体积的68.5%和35%，搅拌30min，转移到带聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，90℃晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料；
（3）按照固液质量体积比1:20，将NaY-C复合材料转移到6.48～12.96g/L硝酸铁溶液中，再加入质量为NaY-C复合材料3倍的凹土，搅拌1h，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移气氛炉中在氮气保护下500℃炭化2h，得Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
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