CN107519862B - 一种硅铁渣制备中温脱硝催化材料的方法 - Google Patents

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Abstract

一种硅铁渣制备中温脱硝催化材料的方法属于环境材料、环境催化及环境保护领域。本发明以硅铁渣为原料，采用盐酸浸出，调节pH沉淀法，制备不需外加Mn源的脱硝催化材料。所述脱硝催化材料的制备方法采用工业废渣，实现废物资源化利用；制备的催化脱硝材料成本低，工艺简单，流程短，适于工业化生产；中温脱硝活性高，300℃～400℃范围内可达85％以上。本发明实现硅铁渣的再利用，保护环境，制备的中温脱硝催化材料带来很大的社会效益。

Description

一种硅铁渣制备中温脱硝催化材料的方法
技术领域
本发明属于环境催化材料及环境保护领域，具体为一种利用工业废渣硅铁渣制备中温SCR脱硝催化材料。
背景技术
工业烟气排放的氮氧化物是空气污染的主要来源。在中国，水泥行业氮氧化物排放大约占整个氮氧化物排放的十分之一，是仅次于火力发电的第二大工业烟气氮氧化物排放源。选择性催化还原(SCR)是一种有效去除固定源氮氧化物的技术，已经成功应用于电力、化工、水泥等行业。目前商业应用程度较高的SCR脱硝催化剂属于钒钛(V2O5/TiO2，V2O5-WO3/TiO2)体系，其属于中温催化剂，在350℃-400℃范围内脱硝效率较高。钒钛体系脱硝催化剂的缺点主要为生产、运行成本高，占到总体成本的30％-50％。同时由于V2O5的剧毒性，造成失活催化剂回收处理困难，容易造成环境污染等问题。因此，选择低成本、低毒性的金属氧化物为催化剂的活性组分，具有积极的实际意义。
Mn氧化物具有优异的脱硝活性。目前制备锰基SCR脱硝催化剂的方法，主要以Mn盐(乙酸锰、硝酸锰、氯化锰)为锰源，采用浸渍法、溶胶凝胶法、共沉淀法将Mn负载到多孔基体如SiO2、Al2O3、TiO2上制备的。Kuan-Hung Liu等人采用共沉淀法制备的MnOx(20％)-CeOx(10％)/SiO2催化剂，在300℃下脱硝效率达到90％。张恒建等人以硝酸锰、醋酸锰为锰源采用等体积浸渍法制备MnOx/PG-AC催化剂。结果表明：以硝酸锰为前驱体制备的催化剂，在200℃条件下，NO转化率可达92％，而以醋酸锰为前驱体制备的催化剂在相同条件下仅为75％。
硅铁渣是生产硅铁的过程中从钢包中清除出的废渣，硅铁渣的主要成分为：SiO2、CaO、MnO、MgO和Al2O3，若降低杂质元素Ca和Mg的含量形成以SiO2、Al2O3和MnO为主要组成的体系可能具有较好的脱硝作用。若以硅铁渣本身包含的Mn为活性组分可以实现不外掺Mn源，节约成本的同时，也实现对硅铁废渣的充分利用，真正变废为宝。
发明内容
本发明的目的是提供一种硅铁渣为原料制备中温SCR脱硝催化剂的方法。
一种硅铁渣制备中温SCR脱硝催化剂的方法，其特征在于制备步骤如下：
将硅铁渣粉与盐酸混合并在60℃水浴搅拌2h；加入强碱溶液或氨水和尿素的混合物，调节溶液pH至8，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥8～12h；制得催化材料粉末。
进一步，强碱溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钾溶液中的一种。
进一步，添加氨水与尿素的摩尔比为1:0.5～1.5。
进一步，硅铁渣粉与盐酸混合相对量为将10g硅铁渣粉末与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合。
本发明的脱硝效率测试时以NH3为还原气体，模拟烟气组成为：为0.1％NO、5％O2、0.1％NH3，N2为平衡气。首先将催化材料进行造粒，取粒度在40目～80目之间的颗粒进行测试，用量筒量取2ml颗粒进行SCR脱硝活性测试，测试了50℃～400℃温度条件下催化材料的脱硝效率，本发明制备的催化材料的脱硝效率最高可达95.2％。
附图说明
图1本发明部分实施例效果图之一
图2本发明部分实施例效果图之二
具体实施方式
实施案例一：
将10g硅铁渣粉末与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合，60℃水浴条件下搅拌2h，加入去离子水50ml，加入1mol/L的NaOH溶液100ml，至pH＝8，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥12h，制得催化材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分0.1％NO、5％O2、0.1％NH3，N2为平衡气，在300℃～350℃的温度范围内脱硝效率最高可达91.2％。
实施案例二：
将10g硅铁渣粉末与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合，60℃水浴条件下搅拌2h，加入去离子水50ml，加入1mol/L的NaOH溶液100ml，至pH＝8，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥10h，制得催化材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分0.1％NO、5％O2、0.1％NH3，N2为平衡气，在300℃～350℃的温度范围内脱硝效率最高可达88.4％。
实施案例三：
将10g硅铁渣粉末与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合，60℃水浴条件下搅拌2h，加入去离子水50ml，加入1mol/L的NaOH溶液100ml，至pH＝8，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥8h，制得催化材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分0.1％NO、5％O2、0.1％NH3，N2为平衡气，在300℃～350℃的温度范围内脱硝效率最高可达80.6％。
实施案例四：
将10g硅铁渣粉末与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合，60℃水浴条件下搅拌2h，加入去离子水50ml，加入一定量25％氨水至pH＝8，加入尿素20g，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥12h，制得催化材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分0.1％NO、5％O2、0.1％NH3，N2为平衡气，在300℃～400℃的温度范围内脱硝效率最高可达95.2％。
实施案例五：
将10g硅铁渣粉末与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合，60℃水浴条件下搅拌2h，加入去离子水50ml，加入一定量25％氨水至pH＝8，加入尿素20g，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥10h，制得催化材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分0.1％NO、5％O2、0.1％NH3，N2为平衡气，在300℃～400℃的温度范围内脱硝效率最高可达84.2％。
实施案例六：
将10g硅铁渣粉末与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合，60℃水浴条件下搅拌2h，加入去离子水50ml，加入一定量25％氨水至pH＝8，加入尿素20g，搅拌30min；离心分离出底部沉淀；105℃干燥8h，制得催化材料粉末。
脱硝率测试：模拟烟气成分0.1％NO、5％O2、0.1％NH3，N2为平衡气，在300℃～400℃的温度范围内脱硝效率最高可达80.6％。

Claims (1)

1.一种硅铁渣制备中温脱硝催化材料的方法，其特征在于：将硅铁渣粉与盐酸混合并在60℃水浴搅拌2h；加入强碱溶液或氨水和尿素的混合物，调节溶液pH至8，搅拌30min；离心分离出底部沉淀，105℃干燥8～12h，制得催化材料粉末；
强碱溶液为氢氧化钠溶液，氢氧化钾溶液中的一种；
添加氨水与尿素的摩尔比为1:0.5～1.5；
硅铁渣粉与盐酸混合相对量为将10g硅铁渣粉末与60ml浓度为3mol/L的盐酸溶液混合。
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