CN105749960A - 一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法 - Google Patents

一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,以ZSM?11分子筛为催化剂载体,通过离子交换法将铜离子、铁离子、钛离子、钒离子和稀土金属阳离子负载在分子筛孔道内,构成催化反应活性位。本发明用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,所获得的催化剂具有高温活性和水热稳定性,可以在更宽的温度区间和高空速的条件下具有高NOx转化效率,具有很好的实用性。

Description

一种用于氨选择性催化还原脱除 NOx 的催化剂的制备方法
技术领域
本发明属于NOx去除技术领域,具体涉及一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法。
技术背景
现有柴油机尾气脱硝催化剂的结构,基本上是以堇青石蜂窝陶瓷为结构载体,上面再涂覆具有脱硝活性的催化剂粉末。然后把整体催化剂封装到具有尿素喷射系统的催化转化器当中。当柴油发动机尾气和作为还原剂的氨气一起通过时,发生催化还原反应,也就是氨气和氮氧化物反应生产氮气和水,从而脱除掉尾气中含有的氮氧化合物,达到降低氮氧化物污染的目的。
现有催化剂主要有两种,第一种是钒钛钨氧化物催化剂,以氧化钛为载体,钒氧化物为主要活性组分,钨氧化物作为助剂则主要起提高催化剂水热稳定性的作用。但这种催化剂的缺点是钒氧化物有很大的毒性,无论在催化剂生产过程中,还是安装催化剂后,催化剂在工作时发生粉末脱落,都会给环境造成很大危害,比如粉尘吸入人体内。第二种是铜、铁、ZSM5分子筛催化剂,其中ZSM5分子筛为载体,铜和铁为活性组分。这种催化剂的缺点是催化剂工作温度区间窄,而且水热稳定性差,在实际工作中由于柴油发动机尾气中水的存在,铜和铁容易在分子筛孔道中流失,从而催化活性降低很快。
发明内容
发名目的:针对现有技术中存在的不足,本发明的目的是提供一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,具有制备方法简单,成本低,获得的催化剂具有高温活性和水热稳定性,可以在更宽的温度区间和高空速的条件下具有高NOx转化效率等特点。
技术方案:为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:
一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,以ZSM-11分子筛为催化剂载体,通过离子交换法将铜离子、铁离子、钛离子、钒离子和稀土金属阳离子负载在分子筛孔道内,构成催化反应活性位。
所述的用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,交换的阳离子总重量与分子筛重量比为0.5~65%。
所用的离子交换法是用ZSM-11分子筛与所需交换的一种或者多种金属阳离子的盐溶液交换
所述的用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,包括以下步骤:
1)取ZSM-11分子筛预煅烧,去除孔道和表面上的模板剂的有机物;干燥温度为50℃-200℃,干燥时间为4h-48h;煅烧温度为200℃-600℃,煅烧时间为2h-8h;
2)用ZSM-11分子筛与所需交换的一种或者多种金属阳离子的盐溶液交换;离子交换后分子筛的基本孔道结构不变;交换温度为室温到60℃、交换时间3-24h,交换小时,交换2-4次,盐溶液质量百分浓度为5-20%;
3)阳离子交换后,用去离子水洗涤,然后在50~200℃下干燥,然后在200~600℃下煅烧,从而使交换到分子筛中的阳离子稳定结合;
4)把具有催化活性的离子交换并干燥煅烧后的ZSM-11分子筛催化剂在水中分散,充分分散后加入粘合剂和增稠剂,然后涂覆到堇青石蜂窝载体上,在蜂窝载体的细小孔道壁上形成厚度几十微米的催化剂涂层。
有益效果:与现有技术相比,本发明用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,所获得的催化剂具有高温活性和水热稳定性,可以在更宽的温度区间和高空速的条件下具有高NOx转化效率,具有很好的实用性。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,以ZSM-11分子筛为催化剂主要载体,通过离子交换法将铜离子、铁离子、钛离子、钒离子和稀土金属阳离子负载在分子筛孔道内,构成催化反应活性位。具体过程如下:
1)取ZSM-11分子筛预煅烧,去除孔道和表面上的模板剂的有机物;干燥温度为50℃-200℃,干燥时间为4h-48h;所述煅烧温度为200℃-600℃,煅烧时间为2h-8h。
2)用ZSM-11分子筛与所需交换的一种或者多种金属阳离子的盐溶液交换;离子交换后分子筛的基本孔道结构不变;室温到60℃下交换,交换3-24h,交换2-4次,盐溶液质量百分浓度为5-20%。
3)阳离子交换后,用去离子水洗涤,然后在50~200℃下干燥,然后在200~600℃下煅烧,从而使交换到分子筛中的阳离子稳定结合;
4)把具有催化活性的离子交换并干燥煅烧后的ZSM-11分子筛催化剂在水中分散,充分分散后加入粘合剂和增稠剂,然后涂覆到堇青石蜂窝载体上,在蜂窝载体的细小孔道壁上形成厚度几十微米的催化剂涂层。
对产品性能进行检测,结果如下表所示。
反应温度(℃) 150 200 250 300 350 400 450 500 550
NOx转化率(%) 56.2 82.0 93.5 98.2 99.3 98.9 96.4 90.6 85.6
此外,将ZSM-11分子筛替换成钛硅分子筛,或者ZSM-11分子筛和钛硅分子筛的混合物,或ZSM-22分子筛,采用上述相同的方法制备,也能获得较好的技术效果。

Claims (4)

1.一种用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,其特征在于,以ZSM-11分子筛为催化剂载体,通过离子交换法将铜离子、铁离子、钛离子、钒离子和稀土金属阳离子负载在分子筛孔道内,构成催化反应活性位。
2.根据权利要求1所述的用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,其特征在于:交换的阳离子总重量与分子筛重量比为0.5~65%。
3.根据权利要求1所述的用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,其特征在于:所用的离子交换法是用ZSM-11分子筛与所需交换的一种或者多种金属阳离子的盐溶液交换。
4.根据权利要求1所述的用于氨选择性催化还原脱除NOx的催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)取ZSM-11分子筛预煅烧,去除孔道和表面上的模板剂的有机物;干燥温度为50℃-200℃,干燥时间为4h-48h;煅烧温度为200℃-600℃,煅烧时间为2h-8h;
2)用ZSM-11分子筛与所需交换的一种或者多种金属阳离子的盐溶液交换;离子交换后分子筛的基本孔道结构不变;交换温度为室温到60℃、交换时间3-24h,交换小时,交换2-4次,盐溶液质量百分浓度为5-20%;
3)阳离子交换后,用去离子水洗涤,然后在50~200℃下干燥,然后在200~600℃下煅烧,从而使交换到分子筛中的阳离子稳定结合;
4)把具有催化活性的离子交换并干燥煅烧后的ZSM-11分子筛催化剂在水中分散,充分分散后加入粘合剂和增稠剂,然后涂覆到堇青石蜂窝载体上,在蜂窝载体的细小孔道壁上形成厚度几十微米的催化剂涂层。
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