CN105396622A - 一种含火山灰的脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

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王光应
刘江峰
徐辉
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Abstract

本发明公开了一种含火山灰的脱硝催化剂，包括以下质量份数的组分：纳米二氧化钛粉体55～91份，火山灰0.5～15份，偏钨酸铵0.05～10份，偏钒酸铵0.05～10份，单乙醇胺1～20份，羧甲基纤维素1～5份，聚氧化乙烯1～5份，硝酸镧1～6份；本发明还公开了其制备方法。本发明具有催化剂制造成本低，催化剂产品比表面积高、工作温度宽、同时具有良好的催化脱硝性能的优点。

Description

一种含火山灰的脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种含火山灰的脱硝催化剂及其制备方法，属于脱硝催化剂技术领域。
背景技术
我国的能源结构以煤炭为主，燃煤产生的氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一，它不仅会引起酸雨、光化学烟雾等破坏地球生态环境的一系列问题，而且还严重危害着人体的健康。随着我国对环境保护的日益重视，国家和地方环保部门对污染物的排放和总量有了较严格的控制，特别是《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011，2012年1月实施）明确规定燃煤锅炉氮氧化物排放限值为100mg/Nm3，仅采用低氮燃烧技术已经无法满足排放标准要求。
烟气脱硝技术目前应用较多的是选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法（SNCR）及SCR/SNCR混合脱硝技术。由于SCR脱硝技术的成熟以及高的脱硝率，现已成为国际上烟气脱硝的主流技术。
常规的蜂窝式催化剂制造是以含三氧化钨的纳米级二氧化钛作为主要原料与工艺水、粘合剂、助挤剂、扩孔剂、润滑剂、玻璃纤维等充分混炼得到塑性泥料，将塑性泥料挤出成型为湿态蜂窝催化剂坯体，经干燥、煅烧得到成型催化剂。但因目前国内催化用含三氧化钨的纳米级二氧化钛的生产厂家较少，价格较高，催化剂制造成本受到很大制约，利润空间有限。
发明内容
本发明正是针对现有技术存在的不足，提供一种含火山灰的脱硝催化剂及其制备方法，使脱硝催化剂的制造成本得到极大地降低，满足实际使用要求。
为解决上述问题，本发明所采取的技术方案如下：
一种含火山灰的脱硝催化剂，包括以下质量份数的组分：
纳米二氧化钛粉体55～91份
火山灰0.5～15份
偏钨酸铵0.05～10份
偏钒酸铵0.05～10份
单乙醇胺1～20份
羧甲基纤维素1～5份
聚氧化乙烯1～5份
硝酸镧1～6份。
进一步优选地，所述的一种含火山灰的脱硝催化剂包括以下质量份数的组分：
纳米二氧化钛粉体72～81份
火山灰5～15份
偏钨酸铵0.9～3份
偏钒酸铵0.7～2份
单乙醇胺2～6份
羧甲基纤维素2份
聚氧化乙烯2份
硝酸镧1～3份。
上述的一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法包括以下步骤：
步骤一、将单乙醇胺、去离子水和偏钒酸铵混合在一起，通过加热搅拌使之充分溶解，制得偏钒酸铵溶液备用；
步骤二、将偏钨酸铵常温下溶解于水中，连续搅拌1小时，制得偏钨酸铵溶液备用；
步骤三、将硝酸镧常温下溶解于水中，连续搅拌1小时，制得硝酸镧溶液备用；
步骤四、将火山灰、纳米二氧化钛与去离子水、偏钒酸铵溶液、偏钨酸铵溶液、聚氧化乙烯、硝酸镧溶液高速搅拌混合均匀，静置1～12小时，制得泥料备用；
步骤五、对泥料进行升温降湿的连续干燥；
步骤六、将干燥后的泥料进行焙烧，在最高温度600℃的条件下经30小时烧制成催化剂产品。
进一步优选地，在步骤一中，以单乙醇胺的水溶液作为溶剂溶解偏钒酸铵，加热温度为90℃，连续搅拌的时间为2小时。
进一步优选地，在步骤四中，火山灰粒径为1～15微米。
进一步优选地，在步骤四中，使用的的纳米二氧化钛粉体的团聚体粒度范围为1～15微米。
进一步优选地，在步骤四中，搅拌速度为3000转/分钟。
进一步优选地，在步骤四中，将火山灰、纳米二氧化钛与去离子水、偏钒酸铵溶液、偏钨酸铵溶液、聚氧化乙烯、硝酸镧溶液高速搅拌混合均匀，在30℃以下的环境中静置12小时，进行陈腐。
本发明与现有技术相比较，本发明的实施效果如下：
本发明所述的一种含火山灰的脱硝催化剂及其制备方法，通过添加火山灰可以降低常规的高含量的二氧化钛的用量，从而减低成本；三氧化钨由生产过程中加入的偏钨酸铵溶液经煅烧分解而得，较之直接采用含三氧化钨的纳米级二氧化钛作为原料，可降低成本；加入的聚氧化乙烯在烧成产品中改善了产品的孔隙容积和分布情况，增加比表面积，有效改善脱硝性能；综上本发明具有催化剂制造成本低，催化剂产品比表面积高、工作温度宽、同时具有良好的催化脱硝性能的优点。
具体实施方式
下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
具体实施例1
本实施例所述一种含火山灰的脱硝催化剂，包括以下质量份数的组分：
纳米二氧化钛粉体81份
火山灰10份
偏钨酸铵0.9份
偏钒酸铵0.8份
单乙醇胺2份
羧甲基纤维素2份
聚氧化乙烯2份
硝酸镧1份。
本实施例所述一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将单乙醇胺、去离子水和偏钒酸铵混合在一起，具体地是以单乙醇胺的水溶液作为溶剂溶解偏钒酸铵，通过加热搅拌使之充分溶解，制得偏钒酸铵溶液备用；加热温度为90℃，连续搅拌的时间为2小时。
步骤二、将偏钨酸铵常温下溶解于水中，连续搅拌1小时，制得偏钨酸铵溶液备用。
步骤三、将硝酸镧常温下溶解于水中，连续搅拌1小时，制得硝酸镧溶液备用。
步骤四、将火山灰、纳米二氧化钛与去离子水、偏钒酸铵溶液、偏钨酸铵溶液、聚氧化乙烯、硝酸镧溶液高速搅拌混合均匀，静置1～12小时，制得泥料备用；其中：火山灰粒径为1～15微米；使用的的纳米二氧化钛粉体的团聚体粒度范围为1～15微米；搅拌速度为3000转/分钟；优选地，在30℃以下的环境中静置12小时，进行陈腐。
步骤五、对泥料进行升温降湿的连续干燥。
步骤六、将干燥后的泥料进行焙烧，在最高温度600℃的条件下经30小时烧制成催化剂产品。
具体实施例2
本实施例所述一种含火山灰的脱硝催化剂，包括以下质量份数的组分：
纳米二氧化钛粉体74份
火山灰15份
偏钨酸铵1.3份
偏钒酸铵0.7份
单乙醇胺3份
羧甲基纤维素2份
聚氧化乙烯2份
硝酸镧2份。
本实施例所述一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法与具体实施1相同。
具体实施例3
本实施例所述一种含火山灰的脱硝催化剂，包括以下质量份数的组分：
纳米二氧化钛粉体72份
火山灰15份
偏钨酸铵2份
偏钒酸铵1份
单乙醇胺4份
羧甲基纤维素2份
聚氧化乙烯2份
硝酸镧2份。
本实施例所述一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法与具体实施1相同。
具体实施例4
本实施例所述一种含火山灰的脱硝催化剂，包括以下质量份数的组分：
纳米二氧化钛粉体77份
火山灰5份
偏钨酸铵3份
偏钒酸铵2份
单乙醇胺6份
羧甲基纤维素2份
聚氧化乙烯2份
硝酸镧3份。
本实施例所述一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法与具体实施1相同。
对具体实施例1至4的催化剂产品进行催化脱硝活性检测，检测结果见下表1：
表1、催化剂产品在不同温度条件下的催化脱硝活性
通过上表1可知，具体实施例1至4的催化剂产品具有工作温度宽、催化脱硝性能良好的特点。
以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明，不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种含火山灰的脱硝催化剂，其特征是，包括以下质量份数的组分：
纳米二氧化钛粉体55～91份
火山灰0.5～15份
偏钨酸铵0.05～10份
偏钒酸铵0.05～10份
单乙醇胺1～20份
羧甲基纤维素1～5份
聚氧化乙烯1～5份
硝酸镧1～6份。
2.如权利要求1所述的一种含火山灰的脱硝催化剂，其特征是，包括以下质量份数的组分：
纳米二氧化钛粉体72～81份
火山灰5～15份
偏钨酸铵0.9～3份
偏钒酸铵0.7～2份
单乙醇胺2～6份
羧甲基纤维素2份
聚氧化乙烯2份
硝酸镧1～3份。
3.如权利要求1或2所述的一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法，其特征是，包括以下步骤：
步骤一、将单乙醇胺、去离子水和偏钒酸铵混合在一起，通过加热搅拌使之充分溶解，制得偏钒酸铵溶液备用；
步骤二、将偏钨酸铵常温下溶解于水中，连续搅拌1小时，制得偏钨酸铵溶液备用；
步骤三、将硝酸镧常温下溶解于水中，连续搅拌1小时，制得硝酸镧溶液备用；
步骤四、将火山灰、纳米二氧化钛与去离子水、偏钒酸铵溶液、偏钨酸铵溶液、聚氧化乙烯、硝酸镧溶液高速搅拌混合均匀，静置1～12小时，制得泥料备用；
步骤五、对泥料进行升温降湿的连续干燥；
步骤六、将干燥后的泥料进行焙烧，在最高温度600℃的条件下经30小时烧制成催化剂产品。
4.如权利要求3所述的一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法，其特征是，在步骤一中，以单乙醇胺的水溶液作为溶剂溶解偏钒酸铵，加热温度为90℃，连续搅拌的时间为2小时。
5.如权利要求3所述的一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法，其特征是，在步骤四中，火山灰粒径为1～15微米。
6.如权利要求3所述的一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法，其特征是，在步骤四中，使用的的纳米二氧化钛粉体的团聚体粒度范围为1～15微米。
7.如权利要求3所述的一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法，其特征是，在步骤四中，搅拌速度为3000转/分钟。
8.如权利要求3所述的一种含火山灰的脱硝催化剂的制备方法，其特征是，在步骤四中，将火山灰、纳米二氧化钛与去离子水、偏钒酸铵溶液、偏钨酸铵溶液、聚氧化乙烯、硝酸镧溶液高速搅拌混合均匀，在30℃以下的环境中静置12小时，进行陈腐。
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