CN105013473A - 一种同时脱除二噁英和nox的催化剂及其制备方法 - Google Patents

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黄丽明
杨广华
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Abstract

本发明公开一种同时脱除二噁英和NOx的催化剂,由下列组分组成:活性组分:V2O5,含量为0.5wt%;助剂:WO3,含量为2wt%;载体:多壁碳纳米管和TiO2的混合载体,多壁碳纳米管含量为1~25wt%,TiO2含量为70-95wt%;润滑剂:硬脂酸和乳酸,占0.1-0.5wt%;成型助剂:玻璃纤维和甲基纤维素,1-5%。本发明还公开了催化剂的制备方法。本发明催化剂可以有效地脱除NOx,对于垃圾处理及燃煤等高温运行产生的二噁英也有较好的催化分解促进作用。本发明制备方法步骤简单,且稳定性较好。

Description

一种同时脱除二噁英和NOjQ催化剂及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明涉及锅炉烟气脱硝催化剂的制备技术领域,具体涉及一种同时脱除二噁英和勵,的催化剂及其制备方法。
背景技术
[0002] 二噁英(D1xin)是垃圾焚烧处理和燃煤电厂等高温运行中产生的一种持久性有机污染物(POPs),包括多氯二苯并二噁英(P⑶Ds)和多氯二苯并呋喃(P⑶Fs)。二噁英具有极强的稳定性,在自然条件下很难降解,通过环境扩散及生物链富集会对人体健康造成极大的危害,包括致畸、致癌、致突变等。这些持久性危害让人们逐渐认识到消除和控制此类污染物的迫切性和必要性。
[0003] 大气中的NOx—种常见大气污染物,它不仅能引起酸雨、光化学烟雾、地表水富营养化等破坏生态环境的一系列问题,同时也会危及人类健康。因此,控制大气中N0J]排放引起了全球的关注,我国也将其列为目前大气环境保护中的重点。
[0004] 20世纪90年代初,日本电镜专家Iijima首先在Nature报道了多壁碳纳米管,作为一种人工制备的特殊低维材料。碳纳米管(CNT)表现出许多独特的力学、电学、光学和热学性质,如独特的中空结构、较大的比表面积、较强的吸附能力、优良的导电性,是理想的催化剂载体。
[0005] 有研究表明,在较低温度下,用于脱除NO#] SCR催化剂能够促进二噁英的催化分解。同时,NOa*对二噁英的催化氧化分解有促进作用。因此,广泛商用的SCR催化剂是可以同时脱除二噁英和NOj勺。
发明内容
[0006] 本发明给出了钒钛基蜂窝状SCR催化剂的改性方法,即一种同时脱除二噁英和NOx的催化剂及其制备方法,目的在于能够在较低的反应温度下达到同时脱除二噁英和N0X。
[0007] 为了实现上述目的,本发明的技术方案为:
一种同时脱除二噁英和NOJ勺催化剂,由下列组分组成:
活性组分=V2O5,含量为0.5wt% ;
助剂=WO3,含量为2wt%;
载体:多壁碳纳米管和1102的混合载体,多壁碳纳米管含量为l~25wt%,T12含量为70-95wt% ;
润滑剂:硬脂酸和乳酸,占0.1-0.5 Wt %,硬酯酸与乳酸的质量比为0.2:1 ;
成型助剂:玻璃纤维和甲基纤维素,1_5%,玻璃纤维与甲基纤维素质量比为(4-20):1 ; 以上各组分的总和为100 wt%。
[0008] 所述一种同时脱除二噁英和NOx的催化剂,其制备方法的步骤如下:
(I)按V2O5和WO 3分别占催化剂0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏钒酸铵和偏钨酸铵,分别溶解于两倍摩尔比的草酸溶液中,待充分溶解后混合形成活性液待用; (2)按多壁碳纳米管和1102分别占催化剂的l~25wt%、70~95wt%取料多壁碳纳米管和硫酸钛,将其投加到甲醇中,超声搅拌分散后用二次去离子水洗涤去除各种杂质成份,过滤后真空干燥保存12〜24小时,再经研磨得到催化剂载体固体粉末;
(3)向步骤(2)得到的载体粉末中按质量比0.2:1: (20-40): (6-10)加入硬脂酸、乳酸、水和质量浓度为15%的氨水,硬脂酸和乳酸占催化剂0.1-0.5wt%,充分混合均匀;
(4)将步骤(I)的活性液加入到步骤(3)的混合物料中,再按(4-20):1的质量比加入成型助剂玻璃纤维和甲基纤维素,玻璃纤维和甲基纤维素占1_5%,充分搅拌均匀成泥料;
(5)泥料经过滤、干燥、挤出成型、煅烧、切割、包装等工序得到催化剂成品。
[0009] 所述的步骤(I)中,多壁碳纳米管替换了部分T12作为催化剂载体。
[0010] 所述的硫酸钛作为高活性低温SCR催化剂载体制备原料。
[0011] 所述的步骤(2)中,用二次去离子水反复洗涤步骤(I)的混合溶液I〜2小时,去除残留的各种杂质成份。
[0012] 采用上述方案后,本发明所述多壁碳纳米管是近年来被发现的优良催化剂载体,其独特的中空结构和表面特性使催化剂具有较好的反应活性,选择性和热稳定性。负载其表面的钒钛基活性组分不仅使其分散性好,而且载体表面与活性组分间的电子效应使催化剂的供氧能力和吸附能力更强。用多壁碳纳米管替换了部分T12载体后,催化剂比表面积较大,且能够在较低温度下实现较高的NOJ兑除率。
[0013] 总之,本发明的催化剂可以有效地脱除N0X,同时对于垃圾处理及燃煤等高温运行产生的二噁英也有较好的催化分解促进作用。本发明所述催化剂的制备方法采用浸渍法,并采用两段温度焙烧方式,步骤简单,且稳定性较好。
附图说明
[0014] 图1为催化剂的X射线衍射图(XRD);
图2为催化剂的扫描电镜图(SEM);
图3为催化剂的透射电镜图(TEM)。
具体实施方式
[0015] 实施例1:
(1)按V2O5和WO 3分别占催化剂0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏钒酸铵和偏钨酸铵,分别溶解于两倍摩尔质量的草酸溶液中,待充分溶解后混合形成活性液待用;
(2)按多壁碳纳米管和T12分别占催化剂的19wt%、76wt%取料多壁碳纳米管和硫酸钛,将其投加到甲醇中,超声、搅拌分散后用二次去离子水洗涤去除各种杂质成份,过滤后真空干燥保存15小时,再经研磨得到催化剂载体固体粉末;
(3)向步骤(2)得到的载体粉末中按质量比0.2:1: 30:9加入硬脂酸、乳酸、水和质量浓度为15%的氨水,硬脂酸和乳酸占催化剂0.5wt%,充分混合均匀;
(4)将步骤(I)的活性液加入到步骤(3)的混合物料中,再按6:1的质量比加入成型助剂玻璃纤维和甲基纤维素,玻璃纤维和甲基纤维素占2%,充分搅拌均匀成泥料;
(5)泥料经过滤、干燥、挤出成型、煅烧、切割、包装等工序得到催化剂成品。
[0016] 实施例2: (1)按V2O5和WO 3分别占催化剂0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏钒酸铵和偏钨酸铵,分别溶解于两倍摩尔比的草酸溶液中,待充分溶解后混合形成活性液待用;
(2)按多壁碳纳米管和T12分别占催化剂的13.5wt%,81wt%取料多壁碳纳米管和硫酸钛,将其投加到甲醇中,超声搅拌分散后用二次去离子水洗涤去除各种杂质成份,过滤后真空干燥保存15小时,再经研磨得到催化剂载体固体粉末;
(3 )向步骤(2 )得到的载体粉末中按质量比0.2:1:30:9加入硬脂酸、乳酸、水和质量浓度为15%的氨水,硬脂酸和乳酸占催化剂0.3wt%,充分混合均匀;
(4)将步骤(I)的活性液加入到步骤(3)的混合物料中,再按6:1的质量比加入成型助剂玻璃纤维和甲基纤维素,玻璃纤维和甲基纤维素占2.7%,充分搅拌均匀成泥料;
(5)泥料经过滤、干燥、挤出成型、煅烧、切割、包装等工序得到催化剂成品。
[0017] 实施例3:
(1)按V2O5和WO 3分别占催化剂0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏钒酸铵和偏钨酸铵,分别溶解于两倍摩尔比的草酸溶液中,待充分溶解后混合形成活性液待用;
(2)按多壁碳纳米管和T12分别占催化剂的7.3wt%、87.6wt%取料多壁碳纳米管和硫酸钛,将其投加到甲醇中,超声搅拌分散后用二次去离子水洗涤去除各种杂质成份,过滤后真空干燥保存15小时,再经研磨得到催化剂载体固体粉末;
(3 )向步骤(2 )得到的载体粉末中按质量比0.2:1:30:9加入硬脂酸、乳酸、水和质量浓度为15%的氨水,硬脂酸和乳酸占催化剂0.lwt%,充分混合均匀;
(4)将步骤(I)的活性液加入到步骤(3)的混合物料中,再按6:1的质量比加入成型助剂玻璃纤维和甲基纤维素,玻璃纤维和甲基纤维素占2.5%,充分搅拌均匀成泥料;
(5)泥料经过滤、干燥、挤出成型、煅烧、切割、包装等工序得到催化剂成品。

Claims (4)

1.一种同时脱除二噁英和NO J]催化剂,其特征在于由下列组分组成: 活性组分=V2O5,含量为0.5wt% ; 助剂=WO3,含量为2wt%; 载体:多壁碳纳米管和1102的混合载体,多壁碳纳米管含量为l~25wt%,T12含量为70-95wt% ; 润滑剂:硬脂酸和乳酸,占0.1-0.5 wt %,硬酯酸与乳酸的质量比为0.2:1 ; 成型助剂:玻璃纤维和甲基纤维素,1_5%,玻璃纤维与甲基纤维素质量比(4-20):1 ; 以上各组分的总和为100 wt%。
2.根据权利要求1所述的一种同时脱除二噁英和NO x的催化剂,其特征在于其制备方法的步骤如下: (1)按V2O5和WO 3分别占催化剂0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏钒酸铵和偏钨酸铵,分别溶解于两倍摩尔比的草酸溶液中,待充分溶解后混合形成活性液待用; (2)按多壁碳纳米管和1102分别占催化剂的l~25wt%、70~95wt%取料多壁碳纳米管和硫酸钛,将其投加到甲醇中,超声搅拌分散后用二次去离子水洗涤去除各种杂质成份,过滤后真空干燥保存12〜24小时,再经研磨得到催化剂载体固体粉末; (3)向步骤(2)得到的载体粉末中按质量比0.2:1: (20-40): (6-10)加入硬脂酸、乳酸、水和质量浓度为15%的氨水,硬脂酸和乳酸占催化剂0.1-0.5wt%,充分混合均匀; (4)将步骤(I)的活性液加入到步骤(3)的混合物料中,再按(4-20):1的质量比加入成型助剂玻璃纤维和甲基纤维素,玻璃纤维和甲基纤维素占1_5%,充分搅拌均匀成泥料; (5)泥料经过滤、干燥、挤出成型、煅烧、切割、包装等工序得到催化剂成品。
3.根据权利要求2所述的一种同时脱除二噁英和NO^]催化剂,其特征在于:所述的步骤(2)中,用二次去离子水反复洗涤步骤(I)的混合溶液I〜2小时,去除残留的各种杂质成份。
4.根据权利要求2所述的一种同时脱除二噁英和NO^]催化剂,其特征在于:所述的硫酸钛作为高活性低温SCR催化剂载体制备原料。
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