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
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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