CN110433788A - 以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

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张晓望
田超
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Abstract

本发明公开了一种以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂的制备方法，包括步骤：1）取生物质原料，捣碎、水洗后烘干；2）将烘干后的产物进行炭化处理，得到生物质基活性炭；3）将生物质基活性炭浸渍在KOH饱和溶液中；4）将生物质基活性炭取出并加热活化；5）将生物质基活性炭用稀盐酸溶液洗涤，再用去离子水冲洗至中性，之后干燥至恒重，然后研磨得到生物质基活性炭粉末颗粒；6）将生物质基活性炭粉末颗粒与粘结剂混合均匀后捏合、挤出蜂窝状、干燥后煅烧成型，得到以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂。本发明催化剂采用生物质基活性炭为基材，能够作为还原剂还原NOx，克服传统催化剂运行费用高，以及还原剂逃逸引发二次污染的问题。

Description

以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
燃煤过程中排放的NOx对环境造成了极大的污染，如何减少NOx的排放是当前关注的焦点。目前最常用的技术就是SCR脱硝方法，其核心就是催化剂。SCR脱硝方法需要选择尿素、氨水等合适的还原剂还原烟气中的NOx, 由于额外使用还原剂很可能会造成二次环境污染及运行成本增高；再加之传统的脱硝催化剂大多是以二氧化钛为载体，不但原料成本高，而且后期的处理回收成本也高，回收过程还会造成部分浪费，不利于环保。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂及其制备方法，本发明催化剂采用生物质基活性炭为基材，生物质基活性炭具有丰富的微孔结构，并且能够作为还原剂用于还原NOx，可以克服传统二氧化钛催化剂运行费用高，以及还原剂逃逸引发二次污染的问题，实现节约资源和保护环境的目的。
为实现上述目的，本发明的技术方案是设计提供一种以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
1）取生物质原料，并依次进行捣碎和水洗处理后于100℃下烘干24h；
2）将步骤1）烘干后的产物取出，采用N2作为保护气，并以10℃/min的升温速率升温至700-800℃进行炭化处理，经20-24h后得到生物质基活性炭；
3）将步骤2）得到的生物质基活性炭浸渍在KOH饱和溶液中，浸渍24h；
4）将步骤3）浸渍后的产物取出，并加热至700-800℃活化24h；
步骤4）的活化原理为：2KOH=K2O+H2O
C+H2O=H2↑+CO↑
CO+H2O=H2↑+CO2↑
K2O+CO2=K2CO3
K2O+H2=2K+H2O
K2O+C=2K+CO↑
5）将步骤4）得到的生物质基活性炭用1：10的稀盐酸溶液洗涤，再用80-90℃的去离子水冲洗至中性，之后干燥至恒重，然后研磨至200-300目，得到生物质基活性炭粉末颗粒；
6）将步骤5）得到的生物质基活性炭粉末颗粒与粘结剂以重量比计为100：（0.5-1.5）混合均匀后捏合、挤出蜂窝状、干燥后煅烧成型，得到以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂。
优选的，步骤1）中所述生物质为稻壳、木屑、玉米秸中的一种。
优选的，步骤6）中所述粘结剂为硅溶胶，煅烧温度为200-300℃。
本发明还提供上述制备方法所制得的脱硝催化剂，所述脱硝催化剂上负载金属钾，且所述脱硝催化剂的孔隙率为85-95%。
本发明的优点和有益效果在于：提供一种以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂及其制备方法，本发明催化剂采用生物质基活性炭为基材，生物质基活性炭具有丰富的微孔结构，并且能够作为还原剂用于还原NOx，本发明催化剂运行过程中无需额外添加还原剂，可以克服传统二氧化钛催化剂运行费用高，以及还原剂逃逸引发二次污染的问题，实现节约资源和保护环境的目的。
本发明还具有如下特点：
1、本发明催化剂原料采用生物质，是一种环境友好型再生资源，实现资源化利用目的。
2、本发明催化剂制备方法简单，原材料环保易得，制备的催化剂孔隙率高，并且经化学反应生成负载金属钾，都有助于增强催化剂的活性。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例1
一种以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂，通过如下步骤制备：
1）取500g木屑原料，并依次进行捣碎和水洗处理后于100℃下烘干24h；
2）将步骤1）烘干后的产物取出，并置入管式炉中采用N2作为保护气，并以10℃/min的升温速率升温至700℃进行炭化处理20h后得到生物质基活性炭；
3）将步骤2）得到的生物质基活性炭浸渍在KOH饱和溶液中，浸渍24h；
4）将步骤3）浸渍后的产物取出，并置入马弗炉中加热至700℃活化24h；
5）将步骤4）得到的生物质基活性炭用1：10的稀盐酸溶液洗涤，再用80℃的去离子水冲洗至中性，之后干燥至恒重，然后研磨至200目，得到生物质基活性炭粉末颗粒；
6）将步骤5）得到的生物质基活性炭粉末颗粒称重，检测重量为250g，并加入2.5g的硅溶胶，混合均匀后捏合，之后挤出尺寸为150mm×150mm×500mm、孔数为18×18孔的蜂窝状催化剂坯体，将蜂窝状催化剂坯干燥后置入马弗炉中于300℃下煅烧24h，得到以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂。
实施例2
一种以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂，通过如下步骤制备：
1）取500g玉米秸原料，并依次进行捣碎和水洗处理后于100℃下烘干24h；
2）将步骤1）烘干后的产物取出，并置入管式炉中采用N2作为保护气，并以10℃/min的升温速率升温至800℃进行炭化处理20h后得到生物质基活性炭；
3）将步骤2）得到的生物质基活性炭浸渍在KOH饱和溶液中，浸渍24h；
4）将步骤3）浸渍后的产物取出，并置入马弗炉中加热至800℃活化24h；
5）将步骤4）得到的生物质基活性炭用1：10的稀盐酸溶液洗涤，再用90℃的去离子水冲洗至中性，之后干燥至恒重，然后研磨至300目，得到生物质基活性炭粉末颗粒；
6）将步骤5）得到的生物质基活性炭粉末颗粒称重，检测重量为250g，并加入3.75g的硅溶胶，混合均匀后捏合，之后挤出尺寸为150mm×150mm×500mm、孔数为18×18孔的蜂窝状催化剂坯体，将蜂窝状催化剂坯干燥后置入马弗炉中于200℃下煅烧24h，得到以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂。
对比例1
以江苏龙净科杰环保技术有限公司生产的商用V-W-Ti催化剂为对比，其中氧化钒含量为1%，氧化钨含量为5%，尺寸为150mm×150mm×500mm，孔数为18×18孔。
对比实验
将实施例1-2以及对比例1的脱硝催化剂置于烟气模拟反应装置中，模拟烟气条件为：烟气流量150m3/h，烟气温度380℃，SO2浓度（标态、干基）500μL/L，NO浓度（标态、干基）300μL/L，O2浓度（标态、干基）4%，水含量10%。将烟气通入烟气模拟反应装置中，进行脱硝率测试，测试结果见表1。
表1 催化剂脱硝率测试结果
名称 脱硝率(%)
实施例1 80.58
实施例2 83.36
对比例1 10
从表1可以看出，实施例1-2制得脱硝催化剂在不添加还原剂的条件下的脱硝效率明显优于对比例1的脱硝催化剂。可见本发明采用生物质基活性炭为基体的脱硝催化剂可用于锅炉烟气净化过程，运行过程中无需额外使用还原剂，基体可以作为还原剂还原NOx；并且，本发明催化剂制备方法简单，原材料环保易得，减少环境污染，降低生产成本，达到资源化利用目的。
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，在不脱离本发明技术原理的前提下，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 (4)

1.一种以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）取生物质原料，并依次进行捣碎和水洗处理后于100℃下烘干24h；
2）将步骤1）烘干后的产物取出，采用N2作为保护气，并以10℃/min的升温速率升温至700-800℃进行炭化处理，经20-24h后得到生物质基活性炭；
3）将步骤2）得到的生物质基活性炭浸渍在KOH饱和溶液中，浸渍24h；
4）将步骤3）浸渍后的产物取出，并加热至700-800℃活化24h；
5）将步骤4）得到的生物质基活性炭用1：10的稀盐酸溶液洗涤，再用80-90℃的去离子水冲洗至中性，之后干燥至恒重，然后研磨至200-300目，得到生物质基活性炭粉末颗粒；
6）将步骤5）得到的生物质基活性炭粉末颗粒与粘结剂以重量比计为100：（0.5-1.5）混合均匀后捏合、挤出蜂窝状、干燥后煅烧成型，得到以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述生物质为稻壳、木屑、玉米秸中的一种。
3.根据权利要求2所述的以生物质基活性炭为载体的脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤6）中所述粘结剂为硅溶胶，煅烧温度为200-300℃。
4.权利要求1至3中任一项所述制备方法所制得的脱硝催化剂，其特征在于，所述脱硝催化剂上负载金属钾，且所述脱硝催化剂的孔隙率为85-95%。
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