CN105214644A - 改性钛白粉及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种钛白粉，具体涉及一种改性钛白粉及其制备方法和应用。改性钛白粉为在钛白粉表面负载活性组分，活性组分为铈、锆、钨、钼或镧中的一种或多种。本发明活性组分在载体表面高度分散，包覆性好，焙烧后几乎不存在分相，增强了载体与活性组分的协同作用。普通活性钛白粉的比表面积约为90m2/g，而改性后的粉体比表面积能够达到115m2/g以上；普通活性钛白粉在600℃开始向金红石转变，改性后的钛白粉在750℃还未发生明显的晶型转变，因此且具有较好的热稳定性。采用本改性钛白粉制备脱硝催化剂，脱硝活性高，在660MW机组上使用，脱硝率可以达到90％以上。本发明还提供其制备方法，工艺合理。

Description

改性钛白粉及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种钛白粉，具体涉及一种改性钛白粉及其制备方法和应用。
背景技术
近年来，我国经济一直保持快速增长，污染物排放也急剧增加，特别是氮氧化物(NOx)排放量居高不下，NOx排放到大气中易形成光化学烟雾、破坏臭氧层和造成温室效应。NOx形成酸雨沉降到水中容易造成水体富营养化，直接促进藻类(如蓝藻)等有害微生物的生长，严重威胁饮用水安全。要实现氮氧化物减排，就要实施脱硝工程，其中最核心的部件便是脱硝催化剂。
钛白粉是生产脱硝催化剂的最重要的原材料，目前广泛应于脱硝催化剂的钛白粉比表面积较小，一般为90m2/g，热稳定性差，600℃开始向金红石转变。采用钛白粉为原料生产脱硝催化剂时，选用的生产方法主要为浸渍法，该方法制备的催化剂分相严重，活性组分与载体的包覆性及协同效果较差，在一定程度上降低了催化剂的脱硝活性。此外，焙烧过程中前驱体的分解产生异味，对周围环境造成一定的污染。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种改性钛白粉，比表面积高，且具有较好的热稳定性，本发明还提供其制备方法和应用。
本发明所述的改性钛白粉，在钛白粉表面负载活性组分，活性组分为铈、锆、钨、钼或镧中的一种或多种。
其中：
作为一种优选，活性组分为铈复合锆、钨、钼或镧中的一种或多种，其中铈占改性钛白粉的重量分数为1～8％。
所用的钛白粉的指标如下：比表面积90±10m2/g，粒径D50为1.1±0.2μm，TiO2≥99.0％，SO3≤1.5-3％，Fe2O3≤0.01％，Na2O≤0.01％，K2O≤0.01％。
改性钛白粉中活性组分的重量百分比为0.5～15％。活性组分负载过少时活性达不到；负载过多会导致催化剂比表面积下降，同时成本较高。本发明选择此负载量得到的改性钛白粉比表面积大，活性高，成本合理。
本发明所述的改性钛白粉，包括以下重量份数的原料制成：去离子水60～100重量份、钛白粉10～30重量份、重量浓度为30～50％的活性组分溶液5～20重量份、浓度为15～25％的氨水。
本发明所述的改性钛白粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)打浆：在搅拌釜中加入去离子水，边搅拌边加入钛白粉，加入完毕后，持续搅拌，打成均匀浆料；
(2)负载：边搅拌边加入活性组分前驱体水溶液，再搅拌；边搅拌边加入氨水，调整pH值在8～9之间；
(3)压滤：将步骤(2)负载得到的浆料输送至板框压滤机内压滤；
(4)烘干：将压滤得到的滤饼加入闪蒸干燥机内进行烘干，烘干后粉体的含水量≤5％。
步骤(1)中持续搅拌时间为20-50分钟。
步骤(2)加氨水调整pH值在8～9之间，在该pH值区间可以保证活性组分完全负载在钛白粉表面，且不造成过多的氨氮废水，加入的氨水越多，压滤得到的废水中氨氮的含量越高，本发明选择pH值在8～9之间，在保证负载完全的前提下，氨氮废水最少。
步骤(2)中再搅拌的时间为20-50分钟。
步骤(4)中烘干温度为100-200℃。
本发明所述的改性钛白粉的应用，将改性钛白粉用于制备脱硝催化剂，采用现有工艺制备。
综上所述，本发明具有以下优点：
(1)普通活性钛白粉的比表面积约为90m2/g，而本发明改性后的粉体比表面积能够达到115m2/g以上；普通活性钛白粉在600℃开始向金红石转变，本发明改性后的钛白粉在750℃还未发生明显的晶型转变，因此且具有较好的热稳定性。
(2)采用本发明所述的改性钛白粉制备的蜂窝式催化剂，脱硝活性高，在660MW机组上使用，脱硝率可以达到90％以上，具有广泛的应用价值。
(3)本发明还提供其制备方法，本发明采用沉淀法将活性组分包覆在钛白粉颗粒的表面，提高活性组分在钛白粉载体表面的分散性，增强活性组分与载体间的协同作用，提高粉体的比表面积和热稳定性，同时，生产过程中产生的污染物较少，且易于集中在少量水中，便于收集处理，降低了处理的难度和费用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步说明。
实施例中所用的钛白粉的指标如下：比表面积90±10m2/g，粒径D50为1.1±0.2μm，TiO2≥99.0％，SO3≤1.5-3％，Fe2O3≤0.01％，Na2O≤0.01％，K2O≤0.01％。
实施例1
一种改性钛白粉，在钛白粉表面负载活性组分，改性钛白粉中活性组分的重量百分比为10％，活性组分为铈复合锆、钨、钼和镧，其中铈占改性钛白粉的重量分数为5％，锆、钨、钼和镧为等重量。
该改性钛白粉的制备方法包括以下步骤：
(1)打浆：在搅拌釜中加入80重量份去离子水，边搅拌边加入20重量份钛白粉，加入完毕后，持续搅拌30分钟，打成均匀浆料；
(2)负载：边搅拌边加入重量浓度为40％的活性组分前驱体水溶液，再搅拌30分钟；边搅拌边加入浓度为20％的氨水，调整pH值在8.5；
(3)压滤：将步骤(2)负载得到的浆料输送至板框压滤机内压滤；
(4)烘干：将压滤得到的滤饼加入闪蒸干燥机内进行烘干，烘干温度为150℃，烘干后粉体的含水量≤5％。
实施例1得到的改性后的钛白粉比表面积为123m2/g，在750℃还未发生明显的晶型转变，因此且具有较好的热稳定性。采用实施例1制备的改性钛白粉为原料，在现有工艺条件下生产的脱硝催化剂，在某660MW机组上使用，脱硝率为92％。
实施例2
一种改性钛白粉，在钛白粉表面负载活性组分，改性钛白粉中活性组分的重量百分比为15％，活性组分为铈复合锆、钨和镧，其中铈占改性钛白粉的重量分数为8％，锆、钨和镧为等重量。
该改性钛白粉的制备方法包括以下步骤：
(1)打浆：在搅拌釜中加入60重量份去离子水，边搅拌边加入10重量份钛白粉，加入完毕后，持续搅拌20分钟，打成均匀浆料；
(2)负载：边搅拌边加入重量浓度为30％的活性组分前驱体水溶液重量份，再搅拌20分钟；边搅拌边加入浓度为15％的氨水，调整pH值在8；
(3)压滤：将步骤(2)负载得到的浆料输送至板框压滤机内压滤；
(4)烘干：将压滤得到的滤饼加入闪蒸干燥机内进行烘干，烘干温度为100℃，烘干后粉体的含水量≤5％。
实施例2得到的改性后的钛白粉比表面积为130m2/g，在750℃还未发生明显的晶型转变，因此且具有较好的热稳定性。采用实施例2制备的改性钛白粉为原料，在现有工艺条件下生产的脱硝催化剂，在某300MW机组上使用，脱硝率为93.5％。
实施例3
一种改性钛白粉，在钛白粉表面负载活性组分，改性钛白粉中活性组分的重量百分比为2％，活性组分为铈和锆；其中铈占改性钛白粉的重量分数为1％。
该改性钛白粉的制备方法包括以下步骤：
(1)打浆：在搅拌釜中加入100重量份去离子水，边搅拌边加入30重量份钛白粉，加入完毕后，持续搅拌50分钟，打成均匀浆料；
(2)负载：边搅拌边加入重量浓度为40％的活性组分前驱体水溶液，再搅拌45分钟；边搅拌边加入浓度为15-25％的氨水，调整pH值在8.2；
(3)压滤：将步骤(2)负载得到的浆料输送至板框压滤机内压滤；
(4)烘干：将压滤得到的滤饼加入闪蒸干燥机内进行烘干，烘干温度为180℃，烘干后粉体的含水量≤5％。
实施例3得到的改性后的钛白粉比表面积为118m2/g，在750℃还未发生明显的晶型转变，因此且具有较好的热稳定性。采用实施例3制备的改性钛白粉为原料，在现有工艺条件下生产的脱硝催化剂，在某480t/h锅炉上使用，脱硝率为90.3％。
实施例4
一种改性钛白粉，在钛白粉表面负载活性组分，改性钛白粉中活性组分的重量百分比为4％，活性组分为铈、钼和镧，其中铈占改性钛白粉的重量分数为2％，钼和镧重量比为1:2。
该改性钛白粉的制备方法包括以下步骤：
(1)打浆：在搅拌釜中加入60～100重量份去离子水，边搅拌边加入10～30重量份钛白粉，加入完毕后，持续搅拌20-50分钟，打成均匀浆料；
(2)负载：边搅拌边加入重量浓度为50％的活性组分前驱体水溶液，再搅拌50分钟；边搅拌边加入浓度为25％的氨水，调整pH值在9；
(3)压滤：将步骤(2)负载得到的浆料输送至板框压滤机内压滤；
(4)烘干：将压滤得到的滤饼加入闪蒸干燥机内进行烘干，烘干温度为200℃，烘干后粉体的含水量≤5％。
实施例4得到的改性后的钛白粉比表面积为120m2/g，在750℃还未发生明显的晶型转变，因此且具有较好的热稳定性。采用实施例4制备的改性钛白粉为原料，在现有工艺条件下生产的脱硝催化剂，在某240t/h锅炉上使用，脱硝率为91％。

Claims (10)

1.一种改性钛白粉，其特征在于：在钛白粉表面负载活性组分，活性组分为铈、锆、钨、钼或镧中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的改性钛白粉，其特征在于：活性组分为铈复合锆、钨、钼或镧中的一种或多种，其中铈占改性钛白粉的重量分数为1～8％。
3.根据权利要求1或2所述的改性钛白粉，其特征在于：所用的钛白粉的指标如下：比表面积90±10m2/g，粒径D50为1.1±0.2μm，TiO2≥99.0％，SO3≤1.5-3％，Fe2O3≤0.01％，Na2O≤0.01％，K2O≤0.01％。
4.根据权利要求1或2所述的改性钛白粉，其特征在于：改性钛白粉中活性组分的重量百分比为0.5～15％。
5.根据权利要求1或2所述的改性钛白粉，其特征在于：包括以下重量份数的原料制成：去离子水60～100重量份、钛白粉10～30重量份、重量浓度为30～50％的活性组分前驱体水溶液5～20重量份、浓度为15～25％的氨水。
6.一种权利要求1或2所述的改性钛白粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)打浆：在搅拌釜中加入去离子水，边搅拌边加入钛白粉，加入完毕后，持续搅拌，打成均匀浆料；
(2)负载：边搅拌边加入活性组分前驱体水溶液，再搅拌；边搅拌边加入氨水，调整pH值在8～9之间；
(3)压滤：将步骤(2)负载得到的浆料输送至板框压滤机内压滤；
(4)烘干：将压滤得到的滤饼加入闪蒸干燥机内进行烘干，烘干后粉体的含水量≤5％。
7.根据权利要求6所述的改性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中持续搅拌时间为20-50分钟。
8.根据权利要求6所述的改性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤(2)中再搅拌的时间为20-50分钟。
9.根据权利要求6所述的改性钛白粉的制备方法，其特征在于：步骤(4)中烘干温度为100-200℃。
10.一种权利要求1或2所述的改性钛白粉的应用，其特征在于：将改性钛白粉用于制备脱硝催化剂。
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