CN105921181A - 一种高品质脱硫脱硝催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种高品质脱硫脱硝催化剂以及该高品质脱硫脱硝催化剂的制备和应用方法。其中本发明所述的高品质脱硫脱硝催化剂，包括铁矾土、蜂窝活性炭、中性白土、淀粉、氧化钐、铂、月桂醇硫酸钠、聚丙二醇、过氧化二异丙苯和碳纤维。本发明所述的高品质脱硫脱硝催化剂其组分合理，均匀度高，脱硫脱硝效果好。本发明所述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，方法合理，工艺简单易行，效率高，应用成本低，操作简单、易于实现。具有极高的应用前景，并且使用方便，应用便捷。
Description
技术领域
本发明属于催化剂技术领域，具体地，涉及一种高品质脱硫脱硝催化剂，以及该高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法和应用方法。
背景技术
随着工业发展和能源的大量消耗，大量的烟气排放，其中的SO2和NOx排放量与日俱增，严重污染了环境，给人体的健康带来严重危害。其中，SO2和NOx作为其中重要的污染物，会造成酸雨，酸雨会腐蚀建筑，尤其对金属的腐蚀主要是对钢结构的腐蚀。同时，对植物也产生急性危害，叶片表面产生坏死斑，植物叶子枯黄、病虫害加重，或直接使植物叶片枯萎脱落，甚至杀死植被。此外，酸雨还可使农作物大幅度减产，特别是小麦，在酸雨影响下，可减产13%至34%。大豆、蔬菜也容易受酸雨危害，导致蛋白质含量和产量下降。
并且，还对人体造成严重的危害，可使儿童免疫功能下降，还会对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用，长期的影响还会导致上呼吸道感染、慢性支气管炎、肺气肿等多种疾病发病率增加，同时可使老人眼部、呼吸道患病率增加，严重危害人类健康。
脱硫脱硝技术可在一个过程内将烟气中的SO2和NOX同时脱除的技术，不仅节省了空间使设备资源得到有效配置，更重要的是工艺简单，降低了基建和运行成本。所以，开发同时脱硫脱硝工艺将是今后烟气治理技术发展的主要趋势，而相关催化剂及制备方法则是开发这一工艺的工作重心。
然而，现有技术的脱硫脱硝催化剂脱硫脱硝的效果不佳，脱除效率低，均匀度差，在使用一段时间后，催化剂空隙就发生堵塞等，导致催化效率严重降低。此外，制备的催化剂过程复杂，对设备和温度要求高。并且制备的催化剂使用的温度要求也高，使用不方便，且应用成本高，对大规模应用带来了严重的制约。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种高品质脱硫脱硝催化剂以及该高品质脱硫脱硝催化剂的制备和应用方法。
技术方案：本发明提供了一种高品质脱硫脱硝催化剂，以重量组分计，包括以下组分：
铁矾土 10-15份
蜂窝活性炭 6-8份
中性白土 8-15份
淀粉 3-8份
氧化钐 60-80份
铂 3-8份
月桂醇硫酸钠 2-5份
聚丙二醇 1-3份
过氧化二异丙苯 2-4份
碳纤维 1-3份。
本发明所述的高品质脱硫脱硝催化剂，其组分合理，原料来源广，易于获得，应用成本低，铁矾土、蜂窝活性炭、中性白土和淀粉形成复合活性载体，其中，铁矾土富含氧化铝，配合氧化钐保证整个催化剂的脱硫脱硝效果好。
进一步的，上述的高品质脱硫脱硝催化剂，所述氧化钐为纳米氧化钐粉末。纳米氧化钐粉末保证催化剂的品质。
进一步的，上述的高品质脱硫脱硝催化剂，以重量组分计，包括以下组分：
铁矾土 12份
蜂窝活性炭 7份
中性白土 10份
淀粉 4份
氧化钐 75份
铂 5份
月桂醇硫酸钠 4份
聚丙二醇 2份
过氧化二异丙苯 3份
碳纤维 2份。
作为本发明的一种优选方式，上述原料配比的效果最优。
本发明还提供一种高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将铁矾土、蜂窝活性炭、中性白土和淀粉混合均匀后进行粉碎、过筛；粉碎、过筛后更加均匀，接触面积增大，活性组分更容易负载于载体上；
2）在反应装置中，加入聚乙二醇，加热到80-150℃，于搅拌条件下加入步骤1）的粉末；
3）再分别加入硝酸钐和二氨基二亚硝基铂；二氨基二亚硝基铂由于不易被吸附，催化剂中铂近于呈均匀分布，使整个催化剂的均匀度更佳；
4）再加入3-5份的竞争吸附剂继续搅拌6-12小时得催化剂初品；竞争吸附剂可使活性组分达到均匀地分布，且为催化剂提供更好的孔隙率，便于催化剂与需要反应的烟气及反应及接触；
5）步骤4）得到催化剂初品经过去离子水洗涤2-3次后经真空减压干燥；经过水洗可以调节催化剂PH达到7左右；
6）干燥后的初品220-250℃，在惰性气体保护下煅烧30-45min后，经过粉碎机粉碎；所述惰性气体包括氮气、氦气，使整个煅烧的过程更加安全；
7）再向步骤6）的粉末中加入月桂醇硫酸钠、聚丙二醇、过氧化二异丙苯和碳纤维，同时加入丙酮和去离子水，振荡搅拌3-6h；加入月桂醇硫酸钠、聚丙二醇、过氧化二异丙苯和碳纤维可以有效增加催化剂的表面活性、机械强度等，提高催化剂的品质；
8）步骤7）中混合物经过真空减压干燥后于150-250℃烧结4-6h，的所述高品质脱硫脱硝催化剂。丙酮在加热过程中可以进行挥发，为催化剂提供更好的孔隙率，便于催化剂与需要反应的烟气及反应及接触；并且通过微晶烧结，提高催化剂机械强度；除去载体中易挥发组分形成稳定结构，使载体获得合适的晶型、晶粒大小、孔结构及比表面积。
本发明所述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，生产方法简单，生产能力高，条件温和，易于实现，应用成本低，制备的催化剂，均匀性好，脱硫脱硝效果佳，使用寿命长。催化剂的比表面、孔径、强度、导热率合适，且活性组分利用率高。
进一步的，上述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，所述蜂窝活性炭在使用前经过10-30%的硝酸于30-60℃预浸渍1-3h。活性炭载体表面经氧化处理后，可产生大量具有亲水性的基团，提高了对活性组分的锚定作用，活性组分不易转移，同时使其分散度提高，均匀度更佳，活性组分利用率高。
进一步的，上述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，步骤1）中混合物粉碎后经过100-120目的分子筛。过筛后的混合物均与度高，制备的催化剂品质稳定。
进一步的，上述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，所述竞争吸附剂为柠檬酸、酒石酸、盐酸、草酸、乳酸、三氯乙酸的一种。竞争吸附剂的来源广，应用成本低，使用方便。
进一步的，上述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，所述搅拌速度为500-600r/min。条件合理，易于实现。
进一步的，上述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，所述超声振荡的超声频率为25-35kHz，超声功率为100-200W。条件合理，易于实现。
本发明还提供一种高品质脱硫脱硝催化剂的应用，所述高品质脱硫脱硝催化剂用于来源于燃煤电厂、工业锅炉或电站的烟气的脱硫脱硝处理，于120-140℃、常压条件下，烟气空速为1000/小时-3000/小时，脱除率在95%以上。本发明所述的高品质脱硫脱硝催化剂适应性好，应用广，应用温度低，并且脱除率高。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明所述的高品质脱硫脱硝催化剂，其组分合理，原料来源广，易于获得，成本低，均匀度高，脱硫脱硝效果好。本发明所述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，方法合理，工艺简单易行，效率高，应用成本低，操作简单、易于实现。具有极高的应用前景，并且使用方便，应用便捷。
具体实施方式
下面将通过几个具体实施例，进一步阐明本发明，这些实施例只是为了说明问题，并不是一种限制。
实施例1
一种高品质脱硫脱硝催化剂，以重量组分计，包括以下组分：
铁矾土 10份
蜂窝活性炭 6份
中性白土 8份
淀粉 3份
氧化钐 60份
铂 3份
月桂醇硫酸钠 2份
聚丙二醇 1份
过氧化二异丙苯 2份
碳纤维 1份
上述高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将铁矾土、蜂窝活性炭、中性白土和淀粉混合均匀后进行粉碎，再经过100目的分子筛；其中，所述蜂窝活性炭在使用前经过10%的硝酸于30℃预浸渍1h；
2）在反应装置中，加入聚乙二醇，加热到80℃，于500r/min的搅拌速度下加入步骤1）的粉末；
3）再分别加入硝酸钐和二氨基二亚硝基铂；
4）再加入3份的柠檬酸继续搅拌6小时得催化剂初品；
5）步骤4）得到催化剂初品经过去离子水洗涤2次后经真空减压干燥；
6）干燥后的初品220℃，在惰性气体保护下煅烧30min后，经过粉碎机粉碎；
7）再向步骤6）的粉末中加入月桂醇硫酸钠、聚丙二醇、过氧化二异丙苯和碳纤维，同时加入丙酮和去离子水，振荡搅拌3h；其中，所述超声振荡的超声频率为25kHz，超声功率为100W；
8）步骤7）中混合物经过真空减压干燥后于150℃烧结4h，的所述高品质脱硫脱硝催化剂。
上述的高品质脱硫脱硝催化剂用于来源于燃煤电厂烟气的脱硫脱硝处理，于120℃、常压条件下，烟气空速为1000/小时，脱硝效率95.7%，脱硫效率95.3%。
实施例2
一种高品质脱硫脱硝催化剂，以重量组分计，包括以下组分：
铁矾土 12份
蜂窝活性炭 7份
中性白土 10份
淀粉 4份
氧化钐 75份
铂 5份
月桂醇硫酸钠 4份
聚丙二醇 2份
过氧化二异丙苯 3份
碳纤维 2份
上述高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将铁矾土、蜂窝活性炭、中性白土和淀粉混合均匀后进行粉碎，再经过120目的分子筛；其中，所述蜂窝活性炭在使用前经过20%的硝酸于50℃预浸渍2h；
2）在反应装置中，加入聚乙二醇，加热到120℃，于550r/min的搅拌速度下加入步骤1）的粉末；
3）再分别加入硝酸钐和二氨基二亚硝基铂；
4）再加入4份的酒石酸继续搅拌10小时得催化剂初品；
5）步骤4）得到催化剂初品经过去离子水洗涤3次后经真空减压干燥；
6）干燥后的初品230℃，在惰性气体保护下煅烧35min后，经过粉碎机粉碎；
7）再向步骤6）的粉末中加入月桂醇硫酸钠、聚丙二醇、过氧化二异丙苯和碳纤维，同时加入丙酮和去离子水，振荡搅拌5h；其中，所述超声振荡的超声频率为30kHz，超声功率为150W；
8）步骤7）中混合物经过真空减压干燥后于200℃烧结5h，的所述高品质脱硫脱硝催化剂。
上述的高品质脱硫脱硝催化剂用于来源于电站的烟气的脱硫脱硝处理，于130℃、常压条件下，烟气空速为2000/小时，脱硝效率97.3%，脱硫效率96.8%。
实施例3
一种高品质脱硫脱硝催化剂，以重量组分计，包括以下组分：
铁矾土 15份
蜂窝活性炭 8份
中性白土 15份
淀粉 8份
氧化钐 80份
铂 8份
月桂醇硫酸钠 5份
聚丙二醇 3份
过氧化二异丙苯 4份
碳纤维 3份。
上述高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将铁矾土、蜂窝活性炭、中性白土和淀粉混合均匀后进行粉碎，再经过120目的分子筛；其中，所述蜂窝活性炭在使用前经过30%的硝酸于60℃预浸渍3h；
2）在反应装置中，加入聚乙二醇，加热到150℃，于600r/min的搅拌速度下加入步骤1）的粉末；
3）再分别加入硝酸钐和二氨基二亚硝基铂；
4）再加入5份的草酸继续搅拌12小时得催化剂初品；
5）步骤4）得到催化剂初品经过去离子水洗涤3次后经真空减压干燥；
6）干燥后的初品250℃，在惰性气体保护下煅烧45min后，经过粉碎机粉碎；
7）再向步骤6）的粉末中加入月桂醇硫酸钠、聚丙二醇、过氧化二异丙苯和碳纤维，同时加入丙酮和去离子水，振荡搅拌6h；其中，所述超声振荡的超声频率为35kHz，超声功率为200W；
8）步骤7）中混合物经过真空减压干燥后于250℃烧结6h，的所述高品质脱硫脱硝催化剂。
上述的高品质脱硫脱硝催化剂用于来源于工业锅炉烟气的脱硫脱硝处理，于140℃、常压条件下，烟气空速为3000/小时，脱硝效率95.3%，脱硫效率95.9%。
实施例4
一种高品质脱硫脱硝催化剂，以重量组分计，包括以下组分：
铁矾土 10份
蜂窝活性炭 8份
中性白土 10份
淀粉 6份
氧化钐 60份
铂 8份
月桂醇硫酸钠 4份
聚丙二醇 3份
过氧化二异丙苯 2份
碳纤维 2份
上述高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
1）将铁矾土、蜂窝活性炭、中性白土和淀粉混合均匀后进行粉碎，再经过100目的分子筛；其中，所述蜂窝活性炭在使用前经过30%的硝酸于40℃预浸渍3h；
2）在反应装置中，加入聚乙二醇，加热到120℃，于600r/min的搅拌速度下加入步骤1）的粉末；
3）再分别加入硝酸钐和二氨基二亚硝基铂；
4）再加入4份的乳酸继续搅拌8小时得催化剂初品；
5）步骤4）得到催化剂初品经过去离子水洗涤3次后经真空减压干燥；
6）干燥后的初品220℃，在惰性气体保护下煅烧45min后，经过粉碎机粉碎；
7）再向步骤6）的粉末中加入月桂醇硫酸钠、聚丙二醇、过氧化二异丙苯和碳纤维，同时加入丙酮和去离子水，振荡搅拌5h；其中，所述超声振荡的超声频率为35kHz，超声功率为100W；
8）步骤7）中混合物经过真空减压干燥后于150℃烧结6h，的所述高品质脱硫脱硝催化剂。
上述的高品质脱硫脱硝催化剂用于来源于电站烟气的脱硫脱硝处理，于140℃、常压条件下，烟气空速为1500/小时，脱硝效率95.9%，脱硫效率96.1%。
以上所述仅是发明的几个实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种高品质脱硫脱硝催化剂，其特征在于：以重量组分计，包括以下组分：
铁矾土 10-15份
蜂窝活性炭 6-8份
中性白土 8-15份
淀粉 3-8份
氧化钐 60-80份
铂 3-8份
月桂醇硫酸钠 2-5份
聚丙二醇 1-3份
过氧化二异丙苯 2-4份
碳纤维 1-3份。
2.根据权利要求1所述的高品质脱硫脱硝催化剂，其特征在于：所述氧化钐为纳米氧化钐粉末。
3.根据权利要求1或2所述的高品质脱硫脱硝催化剂，其特征在于：以重量组分计，包括以下组分：
铁矾土 12份
蜂窝活性炭 7份
中性白土 10份
淀粉 4份
氧化钐 75份
铂 5份
月桂醇硫酸钠 4份
聚丙二醇 2份
过氧化二异丙苯 3份
碳纤维 2份。
4.根据权利要求1所述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将铁矾土、蜂窝活性炭、中性白土和淀粉混合均匀后进行粉碎、过筛；
2）在反应装置中，加入聚乙二醇，加热到80-150℃，于搅拌条件下加入步骤1）的粉末；
3）再分别加入硝酸钐和二氨基二亚硝基铂；
4）再加入3-5份的竞争吸附剂继续搅拌6-12小时得催化剂初品；
5）步骤4）得到催化剂初品经过去离子水洗涤2-3次后经真空减压干燥；
6）干燥后的初品于220-250℃，在惰性气体保护下煅烧30-45min后，经过粉碎机粉碎；
7）再向步骤6）的粉末中加入月桂醇硫酸钠、聚丙二醇、过氧化二异丙苯和碳纤维，同时加入丙酮和去离子水，振荡搅拌3-6h；
8）步骤7）中混合物经过真空减压干燥后于150-250℃烧结4-6h，的所述高品质脱硫脱硝催化剂。
5.根据权利4所述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述蜂窝活性炭在使用前经过10-30%的硝酸于30-60℃预浸渍1-3h。
6.根据权利要求4所述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：步骤1）中混合物粉碎后经过100-120目的分子筛。
7.根据权利要求4所述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述竞争吸附剂为柠檬酸、酒石酸、盐酸、草酸、乳酸、三氯乙酸的一种。
8.根据权利要求4所述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述搅拌速度为500-600r/min。
9.根据权利要求4所述的高品质脱硫脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述超声振荡的超声频率为25-35kHz，超声功率为100-200W。
10.根据权利要求1或4所述的高品质脱硫脱硝催化剂的应用，其特征在于：所述高品质脱硫脱硝催化剂用于来源于燃煤电厂、工业锅炉或电站的烟气的脱硫脱硝处理，于120-140℃、常压条件下，烟气空速为1000/小时-3000/小时，脱除率在95%以上。
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