CN105536528A - 一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法 - Google Patents

一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105536528A
CN105536528A CN201510922973.5A CN201510922973A CN105536528A CN 105536528 A CN105536528 A CN 105536528A CN 201510922973 A CN201510922973 A CN 201510922973A CN 105536528 A CN105536528 A CN 105536528A
Authority
CN
China
Prior art keywords
ceramic filter
filter
dust collecting
tio
denitration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510922973.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105536528B (zh
Inventor
余剑
李长明
唐诗白
张建岭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Institute of Process Engineering of CAS
Original Assignee
Institute of Process Engineering of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institute of Process Engineering of CAS filed Critical Institute of Process Engineering of CAS
Priority to CN201510922973.5A priority Critical patent/CN105536528B/zh
Publication of CN105536528A publication Critical patent/CN105536528A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105536528B publication Critical patent/CN105536528B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/90Injecting reactants
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D46/00Filters, i.e. particle separators or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/54Particle separators, e.g. dust precipitators, using ultra-fine filter sheets or diaphragms
    • B01D46/543Particle separators, e.g. dust precipitators, using ultra-fine filter sheets or diaphragms using membranes
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8628Processes characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/8621Removing nitrogen compounds
    • B01D53/8625Nitrogen oxides
    • B01D53/8631Processes characterised by a specific device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/88Handling or mounting catalysts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/002Mixed oxides other than spinels, e.g. perovskite
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/24Chromium, molybdenum or tungsten
    • B01J23/30Tungsten
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20707Titanium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20723Vanadium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20776Tungsten
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/404Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2258/00Sources of waste gases
    • B01D2258/02Other waste gases
    • B01D2258/0283Flue gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2523/00Constitutive chemical elements of heterogeneous catalysts

Abstract

本发明涉及一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器及其制备方法和应用。本发明所述脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法,包括以下步骤:(1)以钛盐溶液为前体,采用沉淀法在陶瓷过滤器孔内原位生长TiO2超薄膜;(2)在步骤(1)得到的TiO2超薄膜上负载钒和钨,制备得到所述脱硝除尘双功能陶瓷过滤器。本发明实现了在陶瓷过滤器孔内原位沉淀生长SCR脱硝催化剂超薄膜,该膜在纳米尺度上均匀分散、厚度可调、且与陶瓷过滤器基底结合牢固;本发明制备的催化陶瓷过滤器在NH3/NOx比为0.8时,在180-420℃宽温度范围内,NOx转化率可以达到80%极限转化率,氨的逃逸率小于5ppm;同时在与原过滤器同等的压降条件下,该催化陶瓷过滤器可以达到99%以上的除尘效率。

Description

一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于工业烟气脱销除尘净化领域,尤其涉及一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法。
背景技术
[0002]我国是煤炭大国,工业燃煤锅炉的广泛使用排放了大量工业废气。其中,烟气中的氮氧化物(NOx)是引起酸雨、光化学烟雾等破环地球生态环境等一系列问题的主要空气污染物之一,也是目前大气环境保护中的重点和难点。而除尘净化是烟气处理的另外一个重要的方面,也是治理当前中国大面积、高频率雾霾天气的重中之重。因此,工业烟气的脱硝除尘净化对于我国大气环境污染的防治具有重大的意义。
[0003] 针对烟气中NOx的净化,当前主流工艺包括选择性非催化还原(SNCR)和选择性催化还原(SCR)技术。特别是后者,当前95%的烟气脱硝均采用SCR技术。该技术的核心在于高效低成本脱硝催化剂的开发。当前广泛使用工业脱硝催化剂为V-W-Ti基蜂窝或平板催化剂,其制备方法一般基于钛钨粉体或锐钛粉在成型助剂与活性组分存在下混炼后挤出成型,烘干锻烧后制备。
[0004]对于烟气粉尘的处理技术,包括湿法除尘、电除尘、过滤除尘等多种工艺。其中,陶瓷过滤器因具有孔隙率高、耐酸碱性好、机械强度高、耐高温、寿命长、易再生等优点而广泛应用于工业烟气除尘领域。陶瓷过滤器是集吸附、表面过滤和深层过滤相结合的一种过滤方式,其过滤原理主要为惯性冲撞、扩散和截留。陶瓷过滤器按照结构形式可分为纤维袋式陶瓷过滤器、织物过滤器、蜂房式过滤器和管状过滤器等。
[0005]当前工业烟气NOx和粉尘的净化处理,分别在脱硝单元和除尘单元净化。如何降低烟气脱硝除尘处理成本,是该领域的重点和难点。其中,将烟气脱硝除尘一体化,缩短工艺流程,降低工艺成本,是当前该领域发展的一个重要方向。对于管式陶瓷过滤器,大部分粉尘主要由其表层的20〜ΙΟΟμπι膜过滤除掉,其内层多孔滤芯主要起到支撑的作用。如果在滤芯上负载SCR催化剂,则有望构造脱硝除尘双功能陶瓷过滤器,实现脱硝除尘一体化。
[0006]目前,已有一些关于具有催化脱硝功能的陶瓷过滤器文献和专利公开报道。总结这些报道,SCR催化剂在陶瓷过滤器上负载的方法一般有如下三类:
[0007] (I)浸渍法:将金属有机Ti盐、V盐以及W盐溶解在有机溶剂中,然后烧制后的成品陶瓷过滤器浸泡于上述溶液浸渍、烘干、焙烧制备。例如CN1958163A公开了一种不易产生光催化性微粒的剥离、光催化作用高的光催化剂载体及其制造方法,该方法包括:首先,在作为氧化铝陶瓷多孔体的陶瓷过滤器表面,通过浸渍涂布法形成氧化钛第I层,在600-1100°C的温度下烧制I小时。然后在氧化钛第I层上仍然通过浸渍涂布法形成氧化钛第2层,在200°C的条件下烧制2小时,完成光催化剂载体。
[0008] (2)溶胶法:先将金属有机Ti盐制备成纳米T12溶胶,然后将陶瓷过滤器浸泡于T12溶胶中涂覆,经过干燥和焙烧过程之后,再浸渍负载V和W。例如CN103145201A公开了一种蜂窝状钙钛矿型微细纤维及其制备方法。本发明采用溶胶-凝胶-热处理工艺制备出了大孔径的蜂窝状钙钛矿结构微米纤维,采用本发明制备的蜂窝状多孔钙钛矿结构微米纤维,具有比表面高,长径比大,孔径分布均匀,取向一致等特点,有利于在催化剂,吸附剂,过滤器和微反应器方面得到广泛应用。
[0009] (3)真空或离心涂覆法:为解决T12溶胶难以进入陶瓷过滤器内孔以及负载后的分散问题,采用抽真空渗透或离心的方法使纳米T12在陶瓷过滤器孔道内部分散后,再负载V和W。
[0010]尽管采用这些方法制备的催化陶瓷脱硫器也取得了一些不错的脱硝除尘效果,但是依然面临以下问题:(I)不管是有机金属前体浸渍还是溶胶涂覆的方法,都难以实现SCR催化剂在陶瓷过滤器孔道内部的均匀分散;(2)陶瓷过滤器材质与烧制温度与SCR催化剂显著不同,导致负载的SCR催化剂易于脱落或在返吹再生的过程中发生聚集;(3)SCR在陶瓷过滤器孔道内部的分散不均匀,必将降低其SCR催化活性,为保证活性又必须增加V和W的负载量,增加了催化陶瓷过滤器的制备成本;(4)负载的SCR催化剂的聚集还会引起对陶瓷过滤器内孔的堵塞,增加压降和操作成本。文献公开报道的陶瓷过滤器及其负载SCR催化剂后的电镜照片可参照图1 (Korean J.Chem.Eng.,2001,18,719)。
[0011]因此如何研发一种使催化剂均匀分散、催化活性高并且降低催化陶瓷过滤器的生产成本以及提升SCR脱硝活性的脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法已成为目前研究的重点。
发明内容
[0012]针对现有技术的不足,本发明提供了一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法。本发明实现了 T12纳米颗粒在陶瓷过滤器孔道内部的均匀超薄分散,增加了 SCR催化剂的活性比表面,降低了催化陶瓷过滤器的生产成本,并提升了 SCR脱硝活性;另外,陶瓷过滤器孔内的超薄SCR催化剂薄膜,避免了对陶瓷过滤器孔道的堵塞,保证了负载SCR催化剂之后,陶瓷过滤器的压降基本保持不变而且,采用沉淀法原位生长的SCR催化剂,与陶瓷过滤器基底结合牢固,避免了 SCR催化剂在使用过程中的团聚,延长了催化剂的使用寿命。
[0013]为达此目的,本发明采用了以下技术方案:
[0014]第一方面,本发明提供了一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法,所述方法包括以下步骤:
[0015] (I)以钛盐溶液为前体,采用沉淀法在陶瓷过滤器孔内原位生长T12超薄膜;
[0016] (2)在步骤(I)得到的T12超薄膜上负载钒和钨,制备得到所述脱硝除尘双功能陶瓷过滤器。
[0017]本发明通过采用沉淀法原位生长SCR催化剂,与陶瓷过滤器基底结合牢固,避免了SCR催化剂在使用过程中的团聚,延长了催化剂的使用寿命。
[0018]本发明以钛盐溶液为前体,采用沉淀法在陶瓷过滤器孔内原位生长T12超薄膜,并进一步负载钨(V)和钒(W),制备陶瓷过滤器担负的SCR催化剂超薄膜,获得高效脱硝除尘一体化的催化陶瓷过滤器(陶瓷过滤器孔内表层负载SCR催化剂电镜照片如图3所示)。
[0019]本发明在陶瓷过滤器(如图2)孔内生长的T12超薄膜为纳米级,T12颗粒大小2-25nm,膜厚5-200nm,均匀分散。T12高分散的T12薄膜将进一步有利于后续高分散V和W的负载,减少了 SCR催化剂原料用量,降低催化剂制备成本;而且超薄SCR催化剂薄膜与陶瓷过滤器内壁结合紧密,克服了 SCR催化剂在陶瓷过滤器孔内的团聚及其对孔堵塞等难题。
[0020]本发明中,步骤(I)所述沉淀法为酸碱沉淀法、水解沉淀法或水热沉淀法中的任意一种。
[0021] 本发明中,步骤(I)所述原位生长的温度为30-250°C,例如可以是30°C、40°C、50°C、60°C、70°C、80°C、90°C、100°C、120°C、130°C、150°C、160°C、180°C、200°C、210°C、220°C、230°(3、240°(3、250°(3卬11调控范围为6-12,例如可以是6、6.2、6.5、6.8、7、7.2、7.5、7.8、8、
8.5、8.8、9、9.5、10、10.2、11、12,反应时间为1-2411,例如可以是111、211、2.511、411、5.211、6.5h、7h、9h、12h、15h、18h、20h、24h,焙烧温度为 300_600°C,例如可以是 300°C、320°C、350°C、360°C、370°C、380°C、390°C、400°C、420°C、430°C、450°C、460°C、480°C、500°C、510°C、520°C、530°C、550°C、600°C。
[0022]本发明中,步骤(I)所述钛盐溶液为硫酸氧钛、四氯化钛、乙酰丙酮钛或钛酸四丁酯中的任意一种或至少两种的混合物。
[0023]本发明中,步骤(I)所述陶瓷过滤器的材质为Al203、SiC或堇青石中的任意一种或至少两种的混合物。
[0024]本发明中,步骤(2)所述负载的方法为浸渍法、沉淀法或水热反应法中的任意一种。
[0025] 本发明中,步骤(2)所述负载的温度为30-250°C,例如可以是30°C、40°C、50°C、60°C、70°C、80°C、90°C、100°C、120°C、130°C、150°C、160°C、180°C、200°C、210°C、220°C、230°(3、240°(3、250°(3,?11调控范围为6-12,例如可以是6、6.2、6.5、6.8、7、7.2、7.5、7.8、8、8.5、
8.8、9、9.5、10、10.2、11、12,反应时间为1-2411,例如可以是111、211、2.511、411、5.211、6.511、711、9h、12h、15h、18h、20h、24h,焙烧温度为400-600°C,例如可以是400°C、420°C、430°C、450°C、460°C、480°C、500°C、510°C、520°C、530°C、550°C、600°C。
[0026]作为本发明优选地技术方案,所述方法包括以下步骤:
[0027] (I)将陶瓷过滤器超声清洗,并使用氢氧化钠浸泡处理,干燥后作为催化剂支撑体备用;将钛盐和形貌控制剂溶于溶剂中,形成钛盐溶液;将陶瓷过滤器浸入所述钛盐溶液中,震荡水解,或直接置于水热反应釜中反应,然后将负载T12超薄膜的陶瓷过滤器取出、清洗、干燥、焙烧后备用;
[0028] (2)将钒盐和钨盐溶于溶剂中形成钒盐和钨盐溶液,将步骤(I)得到的负载T12超薄膜的陶瓷过滤器浸渍在所述钒盐和钨盐溶液中,震荡或抽真空处理,并调节其PH值进行反应,取出烘干、焙烧,制备得到所述脱硝除尘双功能陶瓷过滤器。
[0029] 本发明中,步骤(I)所述原位生长的温度为30-250°C,例如可以是30°C、40°C、50°C、60°C、70°C、80°C、90°C、100°C、120°C、130°C、150°C、160°C、180°C、200°C、210°C、220°C、230°(3、240°(3、250°(3卬11调控范围为6-12,例如可以是6、6.2、6.5、6.8、7、7.2、7.5、7.8、8、
8.5、8.8、9、9.5、10、10.2、11、12,反应时间为1-2411,例如可以是111、211、2.511、411、5.211、6.5h、7h、9h、12h、15h、18h、20h、24h,焙烧温度为 300_600°C,例如可以是 300°C、320°C、350°C、360°C、370°C、380°C、390°C、400°C、420°C、430°C、450°C、460°C、480°C、500°C、510°C、520°C、530°C、550°C、600°C。
[0030]本发明中,步骤(I)所述形貌控制剂为PVP、聚乙烯醇或羟基纤维素中的任意一种或至少两种的混合物。
[0031]本发明中,步骤(I)所述溶剂为水、乙醇、丙酮或甲苯中的任意一种或至少两种的混合物。
[0032] 本发明中,步骤(2)所述负载的温度为30-250°C,例如可以是30°C、40°C、50°C、60°C、70°C、80°C、90°C、100°C、120°C、130°C、150°C、160°C、180°C、200°C、210°C、220°C、230°(3、240°(3、250°(3,?11调控范围为6-12,例如可以是6、6.2、6.5、6.8、7、7.2、7.5、7.8、8、8.5、
8.8、9、9.5、10、10.2、11、12,反应时间为1-2411,例如可以是111、211、2.511、411、5.211、6.511、711、9h、1211、1511、1811、2011、2411,焙烧温度为400-600°(3,例如可以是400°(3、420°(3、430°(3、4500C、460°C、480°C、500°C、510°C、520°C、530°C、550°C、600°C。
[0033]本发明中,步骤(2)所述钒盐为NH4VO3和/或乙酰丙酮钒;所述钨盐为氯化钨和/或(NH4)6Wi2O39.H2O0
[0034]本发明中,步骤(2)所述溶剂为水、乙醇、丙酮或甲苯中的任意一种或至少两种的混合物。
[0035]第二方面,本发明还提供了如第一方面所述的方法制备得到的脱硝除尘双功能陶瓷过滤器,在所述脱硝除尘双功能陶瓷过滤器中,T12的担载量为5_40wt%,例如可以是5wt%、8wt% N 1wt % N 13wt% N 15wt%、18wt%、20wt%、22wt%、25wt%、28wt%、30wt%、35wt %、40wt% ;以Ti02计,I凡的负载量为0.l-20wt %,例如可以是0.lwt%、0.8wt %、
1.2wt%、1.5wt% N 2.5wt %、3wt%、5wt%、8wt% n 1wt %、12wt%、15wt%、18wt%、20wt%,妈的负载量为0.l-20wt %,例如可以是0.1wt %、0.8wt %、I.2wt %、I.5wt %、2.5wt %、3wt%、5wt%、8wt% N 1wt % N 12wt%、15wt%、18wt%、20wt%。
[0036]本发明所述的脱硝除尘双功能陶瓷过滤器,其中T12超薄膜的厚度为5-200nm,例如可以是 5nm、10nm、25nm、30nm、40nm、65nm、80nm、85nm、lOOnm、115nm、130nm、150nm、180nm、200nm; Ti02颗粒大小为2_25nm,例如可以是2nm、2.2nm、2.5nm、3nm、3.5nm、5nm、8nm、10nm、12nm、15nm、20nm、22nm、25nmo
[0037]第三方面,本发明还提供了如第二方面所述的脱硝除尘双功能陶瓷过滤器在工业废气的脱硝除尘净化中的应用,尤其是在工业锅炉或窑炉烟气、柴油机尾气或垃圾燃烧烟气脱硝除尘净化中的应用。
[0038]本发明制备的脱硝除尘双功能陶瓷过滤器,使用的条件为:反应温度180_420°C,反应压力为常压,NOx浓度为600-2500ppm,尘含量为50_800mg/m3。
[0039] 本发明制备的催化陶瓷过滤器,T12重量比为5_40wt%。以T12计,WO3占0.1-2(^%,¥205占0.1-2(^七%。在冊3/^(^比为0.8时,可以在120-400°(3范围内实现宽温度脱硝,NOx转化率可以达到80%的极限转化率,氨的逃逸率小于lOppm。催化陶瓷过滤器除尘效率达到99 %以上,压降与负载SCR催化剂前相比,基本保持不变。
[0040]与现有技术相比,本发明至少具有如下有益效果:
[0041] (I)由于陶瓷过滤器本身较小的比表面,实现了 T12纳米颗粒在陶瓷过滤器孔道内部的均匀超薄分散,增加了 SCR催化剂的活性比表面,可降低贵金属V的用量,降低了催化陶瓷过滤器的生产成本,并提升SCR脱硝活性。
[0042] (2)本发明的陶瓷过滤器孔内超薄SCR催化剂薄膜,避免了对陶瓷过滤器孔道的堵塞,保证了负载SCR催化剂之后,陶瓷过滤器的压降基本保持不变,降低了操作成本。
[0043] (3)采用沉淀法原位生长的SCR催化剂,与陶瓷过滤器基底结合牢固,避免了 SCR催化剂在使用过程中的团聚,延长了催化剂的使用寿命。
[0044] (4)本发明可用较便宜的硫酸氧钛等较便宜的无机钛前体,相较于直接使用成品T12,可显著降低SCR催化剂制备成本。
[0045] (5)本发明在几乎相当的压降条件下,催化陶瓷过滤器可以达到99 %以上的除尘效率,而且在ΝΗ3/Ν0χ比为0.8时,在180-420宽温度范围内,NOx转化率可以达到80 %极限转化率,氨的逃逸率小于5ppm,其显示出很好的性能优势和工业应用前景。
附图说明
[0046]图1是现有技术中公开的陶瓷过滤器及其负载SCR催化剂后的扫描电镜照片。
[0047]图2是本发明所用的陶瓷过滤器的数码照片。
[0048]图3是本发明制备的陶瓷过滤器负载的SCR催化剂超薄膜透射电镜照片。
具体实施方式
[0049]下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
[0050]以下作为本发明优选的技术方案,但不作为本发明提供的技术方案的限制,通过以下技术方案,可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
[0051 ] 实施例1
[0052] 称取1g硫酸氧钛,0.5g PVP,0.2g羟基纤维素,溶入500mL纯水中形成均匀分散的溶液;取10cm,外径60cm,内径40cm的陶瓷过滤器(如图2所示)浸泡于上述溶液中,抽真空使溶液充分进入陶瓷过滤器孔道,用10%氨水将溶液pH调节至8,并于摇床中在60°C下反应Ih,取出清洗、干燥。该干燥后的样品于马弗炉400°C焙烧2h。
[0053] 另取2g NH4VO3和4g[(NH4)6W12O39.H2O]溶于300mL纯水中,将负载T12薄膜的陶瓷过滤器浸渍于上述溶液中,调节PH到8.5,洗涤、烘干、在500°C下焙烧4h,即获得脱硝除尘双功能陶瓷过滤器,该陶瓷过滤器负载的SCR催化剂超薄膜结果如图3所示。
[0054] 经测试,该催化陶瓷过滤器的过滤效率为99.95%,在ΝΗ3/Ν0χ比为0.8时,在230-400°C宽温度范围内,NOx最高转化率为80%极限转化率,氨的逃逸率小于5ppm。
[0055] 实施例2
[0056] 称取8g钛酸四丁酯,0.5g聚乙稀醇,溶入450mL乙醇和50mL纯水中形成均勾分散的溶液;取10cm,外径60cm,内径40cm的陶瓷过滤器浸泡于上述溶液中,抽真空使溶液充分进入陶瓷过滤器孔道,并于摇床中在30°C下反应10h,取出清洗、干燥。该干燥后的样品于马弗炉400°C焙烧2h。
[0057]另取1.5g乙酰丙酮钒和3g氯化钨溶于300mL乙醇中,将负载T12薄膜的陶瓷过滤器浸渍于上述溶液中,烘干、在500°C下焙烧4h,即获得脱硝除尘双功能陶瓷过滤器。
[0058] 经测试,该催化陶瓷过滤器的过滤效率为99.5%,在ΝΗ3/Ν0χ比为0.8时,在250-400°C宽温度范围内,NOx最高转化率为80%极限转化率,氨的逃逸率小于5ppm。
[0059] 实施例3
[0060] 称取15g四氯化钛,0.5g PVP,Ig硫酸钠,溶入500mL乙醇中形成均匀分散的溶液;取10cm,外径60cm,内径40cm的陶瓷过滤器浸泡于上述溶液中,抽真空使溶液充分进入陶瓷过滤器孔道,置于反应釜中在200°C下反应10h,取出清洗、干燥。该干燥后的样品于马弗炉400°C 焙烧 2h。
[0061 ] 另取2g NH4VO3和4g[(NH4)6W12O39.H2O]溶于300mL纯水中,将负载T12薄膜的陶瓷过滤器浸渍于上述溶液中,于250°C水热反应1h。洗涤、烘干、在500°C下焙烧4h,即获得脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法。
[0062] 经测试,该催化陶瓷过滤器的过滤效率为99.96%,在ΝΗ3/Ν0χ比为0.8时,在180-350°C宽温度范围内,NOx最高转化率为80%极限转化率,氨的逃逸率小于5ppm。
[0063]通过以上实施例可以看出,本发明在几乎相当的压降条件下,催化陶瓷过滤器可以达到99%以上的除尘效率,而且在ΝΗ3/Ν0χ比为0.8时,在180-420宽温度范围内,NOx转化率可以达到80%极限转化率,氨的逃逸率小于5ppm,其显示出很好的性能优势和工业应用前景。
[0064]申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程,但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程,即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: (1)以钛盐溶液为前体,采用沉淀法在陶瓷过滤器孔内原位生长T12超薄膜; (2)在步骤(I)得到的T12超薄膜上负载钒和钨,制备得到所述脱硝除尘双功能陶瓷过滤器。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤(I)所述沉淀法为酸碱沉淀法、水解沉淀法或水热沉淀法中的任意一种; 优选地,步骤(I)所述原位生长的温度为30-250°C,pH调控范围为6-12,反应时间为1-24h,焙烧温度为300-600°C。
3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,步骤(I)所述钛盐溶液为硫酸氧钛、四氯化钛、乙酰丙酮钛或钛酸四丁酯中的任意一种或至少两种的混合物; 优选地,步骤(I)所述陶瓷过滤器的材质为Al203、SiC或堇青石中的任意一种或至少两种的混合物。
4.根据权利要求1-3任一项所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述负载的方法为浸渍法、沉淀法或水热反应法中的任意一种; 优选地,步骤(2)所述负载的温度为30-250°C,pH调控范围为6-12,反应时间为l-24h,焙烧温度为400-600°C。
5.根据权利要求1-4任一项所述的方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤: (1)将陶瓷过滤器超声清洗,并使用氢氧化钠浸泡处理,干燥后作为催化剂支撑体备用;将钛盐和形貌控制剂溶于溶剂中,形成钛盐溶液;将陶瓷过滤器浸入所述钛盐溶液中,震荡水解,或直接置于水热反应釜中反应,然后将负载T12超薄膜的陶瓷过滤器取出、清洗、干燥、焙烧后备用; (2)将钒盐和钨盐溶于溶剂中形成钒盐和钨盐溶液,将步骤(I)得到的负载T12超薄膜的陶瓷过滤器浸渍在所述钒盐和钨盐溶液中,震荡或抽真空处理,并调节其PH值进行反应,取出烘干、焙烧,制备得到所述脱硝除尘双功能陶瓷过滤器。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,步骤(I)所述反应的温度为30-250°C,pH调控范围为6-12,反应时间为l-24h,焙烧温度为300-600°C ; 优选地,步骤(I)所述形貌控制剂为PVP、聚乙烯醇或羟基纤维素中的任意一种或至少两种的混合物; 优选地,步骤(I)所述溶剂为水、乙醇、丙酮或甲苯中的任意一种或至少两种的混合物。
7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,步骤(2)所述反应的温度为30-250°C,pH调控范围为6-12,反应时间为1-24h,焙烧温度为400-600°C ; 优选地,步骤(2)所述钒盐为NH4VO3和/或乙酰丙酮钒;所述钨盐为氯化钨和/S(NH4)6Wl2〇39.H20; 优选地,步骤(2)所述溶剂为水、乙醇、丙酮或甲苯中的任意一种或至少两种的混合物。
8.根据权利要求1-7任一项所述的方法制备得到的脱硝除尘双功能陶瓷过滤器,其特征在于,所述脱硝除尘双功能陶瓷过滤器中,Ti02的担载量为5-40wt% ;以Ti02计,银的负载量为0.l-20wt%,钨的负载量为0.l-20wt%。
9.根据权利要求8所述的脱硝除尘双功能陶瓷过滤器,其特征在于,所述脱硝除尘双功能陶瓷过滤器中,T12超薄膜的厚度为5-200nm;Ti02颗粒大小为2-25nm。
10.根据权利要求8或9所述的脱硝除尘双功能陶瓷过滤器在工业废气的脱硝除尘净化中的应用,尤其是在工业锅炉或窑炉烟气、柴油机尾气或垃圾燃烧烟气脱硝除尘净化中的应用。
CN201510922973.5A 2015-12-14 2015-12-14 一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法 Active CN105536528B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510922973.5A CN105536528B (zh) 2015-12-14 2015-12-14 一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510922973.5A CN105536528B (zh) 2015-12-14 2015-12-14 一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105536528A true CN105536528A (zh) 2016-05-04
CN105536528B CN105536528B (zh) 2018-04-03

Family

ID=55816373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510922973.5A Active CN105536528B (zh) 2015-12-14 2015-12-14 一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105536528B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107243256A (zh) * 2017-06-21 2017-10-13 浙江大学 烟气除尘脱硝一体化的催化陶瓷过滤器
CN107537225A (zh) * 2017-09-21 2018-01-05 成都新柯力化工科技有限公司 一种空气净化纺织滤布及其制备方法
CN112546732A (zh) * 2020-11-11 2021-03-26 中国科学院过程工程研究所 一种催化滤芯元件及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103657673A (zh) * 2013-11-20 2014-03-26 华东师范大学 三维网络结构整体式脱硝催化剂的制备方法
CN104549398A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 中国建筑材料科学研究总院 一种微孔陶瓷催化剂及其制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103657673A (zh) * 2013-11-20 2014-03-26 华东师范大学 三维网络结构整体式脱硝催化剂的制备方法
CN104549398A (zh) * 2014-12-31 2015-04-29 中国建筑材料科学研究总院 一种微孔陶瓷催化剂及其制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107243256A (zh) * 2017-06-21 2017-10-13 浙江大学 烟气除尘脱硝一体化的催化陶瓷过滤器
CN107243256B (zh) * 2017-06-21 2020-03-17 浙江大学 烟气除尘脱硝一体化的催化陶瓷过滤器
CN107537225A (zh) * 2017-09-21 2018-01-05 成都新柯力化工科技有限公司 一种空气净化纺织滤布及其制备方法
CN112546732A (zh) * 2020-11-11 2021-03-26 中国科学院过程工程研究所 一种催化滤芯元件及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105536528B (zh) 2018-04-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105536528A (zh) 一种脱硝除尘双功能陶瓷过滤器的制备方法
CN104923213B (zh) 一种无毒的稀土型脱硝催化剂及其制备方法和应用
CN103586016B (zh) 蜂窝式选择性催化还原脱硝催化剂及其制备方法
CN105107514A (zh) 一种蜂窝状非钒脱硝成型催化剂、制备方法及其用途
EP2027371A1 (en) Coating for particulate filters
CN101036884A (zh) 一种用于火电厂烟气scr脱硝中的钛基催化剂及制备方法
CN105214647A (zh) 通过浆液浸渍法制备涂层式V2O5-WO3-TiO2-SiO2催化剂的方法
CN102744049A (zh) 一种在氧化铝泡沫陶瓷上制备TiO2 薄膜的工艺
CN107970917A (zh) 一种烟气脱硝除尘壁流式蜂窝陶瓷催化剂及其制备方法
CN103212245A (zh) 一种含有MnO2催化剂的除尘滤料及其制备方法和应用
CN107983338B (zh) 一种提高钙钛矿型复合金属氧化物催化性能的方法
WO2015072567A1 (ja) 脱硝触媒、およびその製造方法
CN103861581A (zh) 钙钛矿型物质La1-xSrxCrO3、火电厂脱硝复合催化剂及其制备方法
KR100518957B1 (ko) 배기가스의 정화방법
CA2729953C (en) Nox removal catalyst for high-temperature flue gas, manufacturing method thereof, and nox removal method for high-temperature flue gas
TW562697B (en) A method for preparing a catalyst for selective catalytic reduction of nitrogen oxides at high temperature window
CN105214644A (zh) 改性钛白粉及其制备方法和应用
JPWO2014054607A1 (ja) 船舶用排ガス処理装置
CN104906946B (zh) 一种用于气体净化的催化膜制备方法
CN105148961A (zh) 一种scr烟气脱硝催化剂及其制备方法
CN108926911B (zh) 一种脱硝脱汞整体式滤料的制备方法
WO2007091669A1 (ja) 金属水銀酸化用触媒及び金属水銀酸化用触媒を備えた排ガス浄化用触媒とその製造方法
CN105148914A (zh) 一种Fe2O3/Al2O3/堇青石催化剂及其制备方法
CN109603533A (zh) 一种Ag和二维MXene修饰的高温烟气除尘脱硝脱汞催化膜及其制备方法
KR101659419B1 (ko) 나노입자 담지 촉매의 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant