CN103816909A - 一种低温脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低温脱硝催化剂及其制备方法，该催化剂以二氧化钛为载体，以氧化铁为活性成分，并掺杂稀土金属铈，其中氧化铁的重量占二氧化钛重量的百分比为2～5%，稀土金属铈的重量占二氧化钛重量的百分比为0.5～1%；本发明的有益效果在于：由于在催化剂组分中加入了氧化铁作为活性成分，使脱硝催化剂在200～400℃温度范围内下即可发挥最大的催化活性；同时，铈的掺杂使催化剂活性大大提升，铈的掺杂还能抑制硫铵盐在催化剂表面生成，增加催化剂的抗硫性能。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种脱硝催化剂，尤其涉及的是一种低温脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
氮氧化物能产生光化学烟雾、酸雨、臭氧空洞以及温室效应，是大气的主要污染物之一。氮氧化物的来源主要是来自运输和火力发电中煤炭的燃烧，目前，烟气脱硝是控制燃煤过程中氮氧化物排放的有效方法之一，其中选择性催化还原（SCR）技术因其脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等有点，在燃煤电厂的烟气脱硝过程中得到了广泛的应用。
SCR脱硝技术的核心是催化剂，而催化材料的研究一直是SCR技术的研究热点，目前我国现行使用的脱硝催化剂主要是以钛钒基（V2O5/TiO2）和WO3或MoO3的混合物，虽然钒基催化剂的脱硝活性以及抵抗二氧化硫的能力很高，但是它必须在很高的温度（300～400℃）下才有活性，因此这种高温SCR脱硝装置必须设置在省煤器之后，空气预热器和脱硫装置之前，由于烟气未经除尘处理就被通入脱硫催化剂中，因此极易造成催化剂孔道堵塞，影响寿命，而低温脱硝催化剂可以在能耗较低的情况下实现脱硝，因此可以将脱硝装置设在脱硫之后，既降低了能耗，又可以防止催化剂孔道堵塞，提高催化剂寿命。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种低温脱硝催化剂及其制备方法，目的在于提供一种在200～400℃温度范围内即可发挥脱硝催化作用的催化剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种低温脱硝催化剂，所述脱硝催化剂以二氧化钛为载体，以氧化铁为活性成分，并掺杂稀土金属铈，其中氧化铁的重量占二氧化钛重量的百分比为2～5%，稀土金属铈的重量占二氧化钛重量的百分比为0.5～1%。
一种制备上述低温脱硝催化剂的方法，包括以下步骤：
（1）按重量计，取100份二氧化钛分散于无水乙醇中，加入去离子水和质量分数为5%的草酸溶液，所述无水乙醇、去离子水及草酸溶液的体积比为2:1:1，获得二氧化钛乙醇悬液；
（2）将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入2～5份硝酸铁和0.5～1份硝酸铈后，继续超声1小时，获得催化剂前体物；
（3）将上述前体物在旋转蒸发器中旋转蒸发，获得固体粉末，焙烧，然后加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，再加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
（4）利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
（5）将上述胚体先干燥，再煅烧，即得所述低温脱硝催化剂。
优选地，所述步骤（3）中的焙烧温度为400℃，焙烧时间为2小时。
优选地，所述步骤（5）中的干燥温度为100℃，干燥时间为4小时。
优选地，所述步骤（5）中的煅烧温度为400℃，煅烧时间为3小时。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供了一种低温脱硝催化剂及其制备方法，该方法中以硝酸铁为原料，硝酸铁在高温下分解成氧化铁，而氧化铁作为催化剂的活性成分能够降低脱硝催化剂的催化温度，使该脱硝催化剂在200～400℃下即可发挥最大的催化活性，这样在烟气脱硝过程中，脱硝装置就可以连接在脱硫装置之后，防止未经处理的烟气堵塞催化剂，造成催化剂的寿命降低；同时，催化剂中掺杂的稀土金属铈可以使催化剂活性大大提升，稀土金属铈还能够抑制SCR脱硝过程中的硫铵盐在催化剂表面的积累，增加催化剂的抗硫性能。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
（1）取100g二氧化钛分散于200ml无水乙醇中，加入100ml去离子水，再滴加100ml质量分数为5%的草酸溶液，获得二氧化钛乙醇悬液；
（2）将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入2g硝酸铁和0.5g硝酸铈后，继续超声1小时，获得催化剂前体物；
（3）将上述前体物中的溶剂蒸发，获得固体粉末，置于400℃下焙烧2小时，再加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，搅拌均匀后，加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
（4）利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
（5）将上述胚体置于100℃下干燥4小时，然后在400℃下煅烧3小时，即得所述低温脱硝催化剂。
脱硝效率的测定：
在200℃的温度下，将含有600ppm一氧化氮的模拟烟气通入上述制备获得的低温脱硝催化剂中，其中烟气通入的速度为8000h-1，收集尾气，测得该脱硝催化剂的脱硝效率为92%。
实施例2
（1）取100g二氧化钛分散于400ml无水乙醇中，加入200ml去离子水，再滴加200ml质量分数为5%的草酸溶液，获得二氧化钛乙醇悬液；
（2）将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入3g氧化铁和1g硝酸铈后，继续超声1小时，获得催化剂前体物；
（3）将上述前体物中的溶剂蒸发，获得固体粉末，置于400℃下焙烧2小时，再加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，搅拌均匀后，加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
（4）利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
（5）将上述胚体置于100℃下干燥4小时，然后在400℃下煅烧3小时，即得所述低温脱硝催化剂。
脱硝效率的测定：
在200℃的温度下，将含有600ppm一氧化氮的模拟烟气通入上述制备获得的低温脱硝催化剂中，其中烟气通入的速度为8000h-1，收集尾气，测得该脱硝催化剂的脱硝效率为91%。
实施例3
（1）取100g二氧化钛分散于200ml无水乙醇中，加入100ml去离子水，再滴加100ml质量分数为5%的草酸溶液，获得二氧化钛乙醇悬液；
（2）将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入5g氧化铁和0.7g硝酸铈后，继续超声1小时，获得催化剂前体物；
（3）将上述前体物中的溶剂蒸发，获得固体粉末，置于400℃下焙烧2小时，再加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，搅拌均匀后，加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
（4）利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
（5）将上述胚体置于100℃下干燥4小时，然后在400℃下煅烧3小时，即得所述低温脱硝催化剂。
脱硝效率的测定：
在250℃的温度下，将含有600ppm一氧化氮的模拟烟气通入上述制备获得的低温脱硝催化剂中，其中烟气通入的速度为8000h-1，收集尾气，测得该脱硝催化剂的脱硝效率为91%。
实施例4
（1）取100g二氧化钛分散于200ml无水乙醇中，加入100ml去离子水，再滴加100ml质量分数为5%的草酸溶液，获得二氧化钛乙醇悬液；
（2）将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入4g氧化铁和0.8g硝酸铈后，继续超声1小时，获得催化剂前体物；
（3）将上述前体物中的溶剂蒸发，获得固体粉末，置于400℃下焙烧2小时，再加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，搅拌均匀后，加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
（4）利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
（5）将上述胚体置于100℃下干燥4小时，然后在400℃下煅烧3小时，即得所述低温脱硝催化剂。
脱硝效率的测定：
在250℃的温度下，将含有600ppm一氧化氮的模拟烟气通入上述制备获得的低温脱硝催化剂中，其中烟气通入的速度为8000h-1，收集尾气，测得该脱硝催化剂的脱硝效率为93%。
Claims (5)
1.一种低温脱硝催化剂，其特征在于，所述脱硝催化剂以二氧化钛为载体，以氧化铁为活性成分，并掺杂稀土金属铈，其中氧化铁的重量占二氧化钛重量的百分比为2～5%，稀土金属铈的重量占二氧化钛重量的百分比为0.5～1%。
2.一种制备如权利要求1所述低温脱硝催化剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按重量计，取100份二氧化钛分散于无水乙醇中，加入去离子水和质量分数为5%的草酸溶液，所述无水乙醇、去离子水及草酸溶液的体积比为2:1:1，获得二氧化钛乙醇悬液；
（2）将上述二氧化钛乙醇悬液超声30分钟，加入2～5份硝酸铁和0.5～1份硝酸铈后，继续超声1小时，获得催化剂前体物；
（3）将上述前体物在旋转蒸发器中旋转蒸发，获得固体粉末，焙烧，然后加入聚丙烯酰胺和玻璃纤维进行干混，再加入甘油和水进行湿混，获得催化剂湿料；
（4）利用蜂窝状模具将上述湿料挤压成型，即得到蜂窝状催化剂胚体；
（5）将上述胚体先干燥，再煅烧，即得所述低温脱硝催化剂。
3.如权利要求3所述的一种制备低温脱硝催化剂的方法，其特征在于，所述步骤（3）中的焙烧温度为400℃，焙烧时间为2小时。
4.如权利要求3所述的一种制备低温脱硝催化剂的方法，其特征在于，所述步骤（5）中的干燥温度为100℃，干燥时间为4小时。
5.如权利要求3所述的一种制备低温脱硝催化剂的方法，其特征在于，所述步骤（5）中的煅烧温度为400℃，煅烧时间为3小时。
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