CN107029737A - 一种混合稀土脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

一种混合稀土脱硝催化剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种混合稀土脱硝催化剂及其制备方法。所述脱硝催化剂活性组分由混合稀土氧化物，过渡金属氧化物和碱金属氧化物组成。上述催化剂的活性组分由混合稀土氧化物，过渡金属氧化物和碱金属氧化物组成。由于混合稀土氧化物间及稀土氧化物与过渡金属氧化物间的协同作用，使得催化剂具有催化效率高，反应温度窗口宽等优点。制备工艺采用浸渍法制作，具有工艺简单，原料来源广泛，成本低等优点。本发明提供的混合稀土氧化物催化剂主要应用于工业废气的净化方面，尤其是烟气脱硝方面。既可用于燃煤电厂的中低温烟气脱硝，也可以用于工业源的低温烟气脱硝领域。

Description

一种混合稀土脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及工业废气净化处理领域，特别涉及一种混合稀土脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
众所周知，稀土氧化物的顺磁性、晶格氧的可移动性、阳离子的可变价以及表面酸碱性与许多催化作用有本质的联系。因此，利用稀土元素特有性质改进催化剂的性能成为NH3-SCR催化剂研究的热点。尤其是以立方萤石结构存在的CeO2通过Ce4+/Ce3+之间的还原为SCR反应提供氧，其结构中氧空位的存在促进了氧的储存和移动，而且CeO2的存在可以提高催化剂的热稳定性，改善催化剂的抗SO2和H2O中毒能力，从而可以进一步提高催化剂的活性。此外，中国的稀土资源丰富，利用其代替NH3-SCR催化剂中某些稀少的元素，以过渡金属氧化物、稀土金属氧化物并结合其他材料进行NH3-SCR催化剂的研究开发，使其能低成本地实现燃煤烟气的高效脱硝，是符合中国国情的催化剂制备技术路线。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种混合稀土脱硝催化剂及其制备方法。。
本发明提供一种混合稀土脱硝催化剂，所述脱硝催化剂活性组分由混合稀土氧化物，过渡金属氧化物和碱金属氧化物组成。
进一步地，所述混合稀土脱硝催化剂的载体为γ-A12O3或者活性炭。
进一步地，所述脱硝催化剂按照重量百分比计包括：5％-15％的混合稀土氧化物，5％-10％的过渡金属氧化物，1％-5％的碱金属氧化物，其余为γ-A12O3或者活性炭载体。
进一步地，所述混合稀土氧化物按照重量百分比计组成如下：CeO2为50％-60％，La2O3为20％-30％，Pr6O11为2％-5％，Nd2O3为10％-15％。
进一步地，所述过渡金属氧化物按照重量百分比计组成如下：Fe2O3为(90-95)％，MnO2为(5-10)％。
进一步地，所述碱金属氧化物按照重量百分比计组成如下：CaO为50％-60％，BaO为30％-40％。
进一步地，所述脱硝催化剂活性组分按照重量百分比计组成如下：CeO2为54％，La2O3为25％，Pr6O11为5％，Nd2O3为16％。
本发明还提供一种上述任意一项所述的混合稀土脱硝催化剂，其包括如下步骤：将稀土矿溶于硝酸中制备催化剂前驱体，通过磁力搅拌使稀土矿充分溶解；将γ-A12O3或者活性炭载体加入到过滤后的前驱体溶液中浸渍24h，然后将浸渍好的样品用纯净水冲洗到中性后放到干燥箱中于120-150℃干燥3-4h，干燥好的样品在惰性气氛在500-700℃焙烧3-4h，使得硝酸盐分解成为氧化物，形成混合稀土氧化物催化剂，得到最终催化剂产品。
本发明提供的混合稀土脱硝催化剂的活性组分由混合稀土氧化物，过渡金属氧化物和碱金属氧化物组成。由于混合稀土氧化物间及稀土氧化物与过渡金属氧化物间的协同作用，使得催化剂具有催化效率高，反应温度窗口宽等优点。制备工艺采用浸渍法制作，具有工艺简单，原料来源广泛，成本低等优点。综上所述，本发明提供的混合稀土脱硝催化剂具有催化效率较高、经济性好等优点，整个技术工艺简单，投资少，能耗低，催化效果好的优点。本发明提供的混合稀土氧化物催化剂主要应用于工业废气的净化方面，尤其是烟气脱硝方面。既可用于燃煤电厂的中低温烟气脱硝，也可以用于工业源的低温烟气脱硝领域。
具体实施方式
本发明公开了一种混合稀土脱硝催化剂及其制备方法。本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
白云鄂博共生矿是目前世界上已经发现的最大稀土矿，是我国稀土工业的主要原料基地。包钢选矿厂自投产以来，进入尾矿坝中的稀土氧化物达到数百万吨，尾矿中稀土REO的平均品位在7％左右，比原矿稀土品位略高，其价值相当可观。白云鄂博尾矿中稀土矿物主要以氟碳铈矿为主，其次为独居石；铁矿物以赤铁矿、假象赤铁矿为主；含钙的矿物以萤石为主；脉石矿物主要为钠辉石、钠闪石、石英等。白云鄂博矿中多种金属氧化物、稀土氧化物都会对烟气脱硝起到催化作用，开发利用稀土金属催化还原脱除NOx的催化剂以及催化还原工艺是最具有研究前景的脱硝方法之一。尾矿资源再利用使其成为二次资源，可以减少尾矿坝建坝及维护费，保护环境减少污染，实现社会的可持续发展，具有重大的社会效益。
有鉴于此，本发明提供一种由稀土矿制备混合稀土脱硝催化剂的制备方法，可以应用于燃煤烟气的NH3-选择性催化还原脱硝领域，具有催化效率较高、经济性好等优点，整个技术工艺简单，投资少，能耗低，催化效果好。
本发明提供一种混合稀土脱硝催化剂，所述脱硝催化剂活性组分由混合稀土氧化物，过渡金属氧化物和碱金属氧化物组成。由于混合稀土氧化物间及稀土氧化物与过渡金属氧化物间的协同作用，使得催化剂具有催化效率高，反应温度窗口宽等优点。
进一步地，所述混合稀土脱硝催化剂的载体为γ-A12O3或者活性炭。该载体具有比表面积大，孔隙结构发达等优点，适合中低温SCR催化脱硝领域。本催化剂的制备工艺采用浸渍法制作，具有工艺简单，原料来源广泛，成本低等优点。
进一步地，所述脱硝催化剂按照重量百分比计包括：5％-15％的混合稀土氧化物，5％-10％的过渡金属氧化物，1％-5％的碱金属氧化物，其余为γ-A12O3或者活性炭载体。
进一步地，所述混合稀土氧化物按照重量百分比计组成如下：CeO2为50％-60％，La2O3为20％-30％，Pr6O11为2％-5％，Nd2O3为10％-15％。
进一步地，所述过渡金属氧化物按照重量百分比计组成如下：Fe2O3为(90-95)％，MnO2为(5-10)％。
进一步地，所述碱金属氧化物按照重量百分比计组成如下：CaO为50％-60％，BaO为30％-40％。
进一步地，所述脱硝催化剂活性组分按照重量百分比计组成如下：CeO2为54％，La2O3为25％，Pr6O11为5％，Nd2O3为16％。
本发明还提供一种上述任意一项所述的混合稀土脱硝催化剂，其包括如下步骤：将稀土矿溶于硝酸中制备催化剂前驱体，通过磁力搅拌使稀土矿充分溶解；将γ-A12O3或者活性炭载体加入到过滤后的前驱体溶液中浸渍24h，然后将浸渍好的样品用纯净水冲洗到中性后放到干燥箱中于120-150℃干燥3-4h，干燥好的样品在惰性气氛在500-700℃焙烧3-4h，使得硝酸盐分解成为氧化物，形成混合稀土氧化物催化剂，得到最终催化剂产品。上述稀土矿优选可以为白云鄂博稀土矿。
本发明提供的混合稀土脱硝催化剂的活性组分由混合稀土氧化物，过渡金属氧化物和碱金属氧化物组成。由于混合稀土氧化物间及稀土氧化物与过渡金属氧化物间的协同作用，使得催化剂具有催化效率高，反应温度窗口宽等优点。制备工艺采用浸渍法制作，具有工艺简单，原料来源广泛，成本低等优点。综上所述，本发明提供的混合稀土脱硝催化剂具有催化效率较高、经济性好等优点，整个技术工艺简单，投资少，能耗低，催化效果好的优点。本发明提供的混合稀土氧化物催化剂主要应用于工业废气的净化方面，尤其是烟气脱硝方面。既可用于燃煤电厂的中低温烟气脱硝，也可以用于工业源的低温烟气脱硝领域。
下面结合实施例，进一步阐述本发明：
实施例1
准确称量0.4g白云鄂博精矿样品，溶于40％硝酸溶液40ml中，不断搅拌至完全溶解,通过滤纸将溶液过滤得到混合稀土前驱体溶液。准确称量2g的γ-A12O3颗粒，加入上述配制的混合稀土前驱体溶液中，在常温下静置1天，将样品用纯净水冲洗至中性后放入干燥箱中于150℃烘干3h，干燥好的样品在氩气气氛下500℃焙烧4h,得到混合稀土脱硝催化剂。
实施例2
准确称量0.2g白云鄂博矿样品，溶于40％硝酸溶液40ml中，不断搅拌至完全溶解。准确称量1g的活性炭颗粒或活性炭纤维，加入上述配制的混合稀土水溶液中，在常温下静置1天，将样品用纯净水冲洗至中性后放入干燥箱中于120℃烘干4h，干燥好的样品在氩气气氛下500℃焙烧3h,得到混合稀土脱硝催化剂。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种混合稀土脱硝催化剂，其特征在于，所述脱硝催化剂活性组分由混合稀土氧化物，过渡金属氧化物和碱金属氧化物组成。
2.根据权利要求1所述的混合稀土脱硝催化剂，其特征在于，所述混合稀土脱硝催化剂的载体为γ-A12O3或者活性炭。
3.根据权利要求1所述的混合稀土脱硝催化剂，其特征在于，所述脱硝催化剂按照重量百分比计包括：5％-15％的混合稀土氧化物，5％-10％的过渡金属氧化物，1％-5％的碱金属氧化物，其余为γ-A12O3或者活性炭载体。
4.根据权利要求3所述的混合稀土脱硝催化剂，其特征在于，所述混合稀土氧化物按照重量百分比计组成如下：CeO2为50％-60％，La2O3为20％-30％，Pr6O11为2％-5％，Nd2O3为10％-15％。
5.根据权利要求3所述的混合稀土脱硝催化剂，其特征在于，所述过渡金属氧化物按照重量百分比计组成如下：Fe2O3为(90-95)％，MnO2为(5-10)％。
6.根据权利要求3所述的混合稀土脱硝催化剂，其特征在于，所述碱金属氧化物按照重量百分比计组成如下：CaO为50％-60％，BaO为30％-40％。
7.根据权利要求1所述的混合稀土脱硝催化剂，其特征在于，所述脱硝催化剂活性组分按照重量百分比计组成如下：CeO2为54％，La2O3为25％，Pr6O11为5％，Nd2O3为16％。
8.权利要求1至7任意一项所述的混合稀土脱硝催化剂，其特征在于，包括如下步骤：
将稀土矿溶于硝酸中制备催化剂前驱体，通过磁力搅拌使稀土矿充分溶解；将γ-A12O3或者活性炭载体加入到过滤后的前驱体溶液中浸渍24h，然后将浸渍好的样品用纯净水冲洗到中性后放到干燥箱中于120-150℃干燥3-4h，干燥好的样品在惰性气氛在500-700oC焙烧3-4h，使得硝酸盐分解成为氧化物，形成混合稀土氧化物催化剂，得到最终催化剂产品。
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