CN111097442B - 一种烟气协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法。所述催化剂以ZrO2及TiO2为复合载体,V2O5及含氯前驱体制备的CuO为活性组分,CeO2、WO3为活性助剂,活性组分及活性助剂通过浸渍法负载到载体表面。催化剂主要组分及含量为V2O5:0.6‑4.5%,CuO:2.0‑6.5%;WO3:1.8‑10%,CeO2:2.0‑8.5%,ZrO2:15‑35%,TiO2:35.5‑78.6%。所述催化剂采用分步浸渍法,通过调控分步浸渍的组分含量及浸渍时的操作参数以促进活性组分分布,提高催化剂的性能。本催化剂不仅具有良好的脱硝活性,而且在烟气中不含Cl或HCl的情况下也具有较高的脱汞活性。本发明利用现有脱硝装置,通过对现有脱硝催化剂技术改进优化,无需增加新的设备即可同步实现烟气中氮氧化物、汞的高效脱除,非常适合我国当前国情,具有广阔的应用前景。

Description

一种烟气协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法
技术领域
本发明属于催化剂材料制备及大气污染控制技术领域,具体涉及一种烟气协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法。
背景技术
煤炭是最重要的能源之一,煤的燃烧会产生粉尘、硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)和有毒重金属汞等污染物,这些污染物的排放会对全球生态环境造成严重的危害。目前我国大部分燃煤电厂已完成脱硫脱硝改造,对烟气中有毒重金属Hg0的脱除逐步成为了环保领域的研究热点。但是,目前工业领域还没有成熟、高效、可靠的脱汞技术。
燃煤烟气中的汞主要以气态单质汞、气态二价汞和颗粒态汞三种形态存在。气态单质汞在气态汞中占主要存在形式,且难以通过除尘、吸收、吸附等方式脱除,成为烟气脱汞的重点与难点。通常需将气态汞氧化成容易脱除的二价汞后通过其他手段脱除。
电厂现有的脱硫装置、脱硝装置和除尘装置在脱除主要污染物的同时有协同脱除汞的能力,充分利用现有烟气净化设备的潜力,并结合已有的脱汞技术进行联合脱汞,是一种控制燃煤电站汞排放的优选策略。燃煤电厂可利用湿法脱硫装置除去80%~95%的Hg2+。燃煤电厂的除尘装置通常有袋式除尘器或者静电除尘器等,可除去绝大部分颗粒态Hgp,除尘设备的除汞效率主要取决于烟气的化学特性以及汞的存在形态,对气态Hg0和Hg2+脱除效率相对较低。因此,烟气中气态Hg0的脱除是脱汞技术的难点与重点。
选择性催化还原(SCR)脱硝工艺是燃煤电厂应用最广泛、最有效的烟气NOx控制技术,通常可以达到80%~90%的脱硝效率。选择性催化还原技术不仅能够有效控制NOx排放,而且对Hg0的催化氧化也有一定的效果。利用现有脱硫脱硝装置实现汞的联合脱除,成本低,无需增加新的设备,非常适合我国当前国情,将是一个非常有前景的方向。但是,受烟气组分及反应条件的影响,普通SCR催化剂催化Hg0氧化效率有限,脱汞效率低,需要对其配方进行优化改进,开发出一种具有稳定高效脱硝脱汞效果的催化剂。
发明内容
针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种烟气协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法,用于烟气中NOx及Hg0等污染物的同步高效脱除。本发明在现有脱硝催化剂技术基础上,通过对其进行改性优化,提高催化剂抗中毒能力,并负载活性组分CuCl2,提高催化剂的脱汞效率,达到利用现有脱硫脱硝装置实现汞的联合脱除的有益效果。
本发明的技术内容如下:
一种烟气协同脱硝脱汞催化剂及其制备方法,所述催化剂以TiO2与ZrO2为复合载体,以WO3、CeO2为活性助剂,通过负载活性组分V2O5及由氯化物前驱体制备的CuO形成复合催化剂,所述催化剂由以下质量比的组分组成:0.6-4.5%V2O5,2.0-6.5%CuO,1.8-10%WO3,2.0-8.5%CeO2,15-35%ZrO2,35.5-78.6%TiO2
进一步地,所述TiO2为锐钛矿型,比表面积为80-120m2/g,粒径范围8~30nm。
进一步地,本发明的烟气协同脱硝脱汞催化剂制备时先通过浸渍法制备V-W-Ce/Zr-Ti催化剂,再进一步负载活性组分Cu得到催化剂成品。Cu作为主要活性组分之一,在高温条件下焙烧容易造成晶粒烧结,并且若将Cu与其它活性组分采用一步法浸渍,不利于活性组分在催化剂表面的分散,使得铜系活性组分晶粒烧结变大,从而使得催化剂活性降低。
本发明还提供一种烟气协同脱硝脱汞催化剂的制备方法,包括以下步骤:
S1、配制含有一定量钒源、钨源及铈源前驱体的浸渍溶液,称量一定量的TiO2粉末加入至浸渍溶液中,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍0.5-2h;
S2、配置一定量的氧氯化锆溶液,加入至步骤(1)所得的混合浸渍液中,在常温下超声辅助浸渍2-6h;调节溶液的浸渍顺序,氧氯化锆最后浸渍,使得氯元素更多分布在催化剂表面,提高脱汞活性。
S3、将步骤(2)所得的混合浸渍液在搅拌条件下蒸发至成浆状后,继续干燥焙烧得到催化剂中间粉体;
S4、配制一定量的CuCl2浸渍液,向浸渍液中加入步骤(3)所得催化剂中间粉体,充分搅拌均匀,并在加热条件下超声辅助浸渍2-12h;
S5、将步骤(4)所得的浸渍液干燥焙烧得到催化剂成品;
钒源、钨源、铈源、TiO2、氧氯化锆、CuCl2加入量按照催化剂成品由以下质量比的组分组成来投放:0.6-4.5%V2O5,2.0-6.5%CuO,1.8-10%WO3,2.0-8.5%CeO2,15-35%ZrO2,35.5-78.6%TiO2
作为本发明所述制备方法的一个具体实施例,所述钒源为偏钒酸铵,钨源为偏钨酸铵,铈源为硝酸铈。
作为本发明所述制备方法的一个具体实施例,步骤(1)中,浸渍溶液配制时,先取一定量的草酸与去离子水配制成草酸溶液,加入一定量的钒源充分溶解得到含钒溶液;再称取一定量钨源及铈源前驱体加入含钒溶液中,在搅拌下充分溶解。
作为本发明所述制备方法的一个具体实施例,步骤(1)中草酸质量浓度为5-10%,钒源与去离子水质量比为1.3-5%,溶解温度为55-80℃。
作为本发明所述制备方法的一个具体实施例,步骤(2)中氧氯化锆水溶液质量浓度为10-25%。
作为本发明所述制备方法的一个具体实施例,步骤(3)中干燥温度为90-120℃,干燥时间为8-14h,焙烧温度为300-600℃,优选为450℃,焙烧时间2-8h,优选为6h;步骤(5)中干燥温度为90-120℃,干燥时间为8-14h,焙烧温度为200-400℃,优选为250℃,焙烧时间2-8h,优选为4h;
作为本发明所述制备方法的一个具体实施例,步骤(4)中浸渍温度为60-95℃,优选为80℃。由于通过前述步骤已经焙烧得到V-W-Ce/Zr-Ti催化剂,通过加温浸渍一方面促进CuCl2在溶剂中的溶解充分,CuCl2浸渍液在成型催化剂表面的分布更加均匀,焙烧后活性组分晶粒较小不易团聚,分布更为均匀;另一方面通过分子热运动促进CuCl2浸渍液向内部孔道的渗透,提高催化的有效面积,内部孔道中焙烧时CuCl2分解产生的氯元素不易逸出,更多的集结在内部孔道中与汞发生作用。
本发明与现有技术对比,其有益效果在于:
1、充分利用现有烟气脱硫脱硝设备,通过对现有脱硝催化剂改进优化用于脱汞,不需增设新的设备,降低企业投资及运行成本。且利用原有SCR脱硝反应器及附属设备进行脱汞,不影响原来的操作条件。
2、采用CuCl2作为CuO的前驱体,ZrOCl2为ZrO2的前驱体,CuCl2、ZrOCl2在高温下可以代替HCl释放出Cl作为汞氧化剂,而当烟气中含有HCl时,CuCl2、ZrOCl2中的Cl又可以得到补充、再生。因此,催化剂对NOx及Hg0具有很高的脱除效率,即使烟气中不含Cl2、HCl等,脱汞效率仍达到80%以上。
3、V-W-Ce/Zr-Ti催化剂不仅适用于NOx的脱除,同时对于Hg0也有一定的脱除效果;CuO不仅具有良好的脱除Hg0的效果,对NOx也具有良好的脱除效果,因此,CuO其与V2O5的协同作用可以进一步提高催化剂的脱硝效率及脱汞效率。
4、催化剂抗H2O及抗SO2中毒性能强,在实际工业应用中使用寿命长。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合实施例,对本发明进行进一步详细说明。本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
以下%无特别说明,均为质量百分含量符号。
下述实施例及对比例中的TiO2为锐钛矿型,比表面积为80-120m2/g,粒径范围8~30nm。
实施例1
取7.5g的草酸与100g去离子水配制成草酸溶液,加入4.32g的偏钒酸铵,在恒温条件下搅拌充分溶解,制得偏钒酸铵溶液;称取6.76g的偏钨酸铵、8.19g硝酸铈,加入到偏钒酸铵溶液中,在搅拌下充分溶解;称量55g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量43.50g的氧氯化锆与200g去离子水,配置成氧氯化锆溶液,缓慢加入浸渍液中,并在常温下超声辅助浸渍4h;将混合浸渍液在搅拌条件下恒温85℃蒸发,直至成浆状;将浆状浸渍液在鼓风干燥箱中105℃恒温干燥12h,并在马弗炉中于空气条件下450℃焙烧6h,得到催化剂中间粉体;称量5.64g的CuCl2与110g脱盐水,配制成CuCl2浸渍液;将催化剂中间粉体加入CuCl2浸渍液进行等量浸渍,充分搅拌均匀,并在恒温65℃下超声辅助浸渍;将浸渍液在鼓风干燥箱中恒温105℃干燥,并在马弗炉中于空气条件下250℃焙烧4h,得到催化剂成品A。
催化剂A的组成为:V2O5:3.28%,CuO:3.26%;WO3:6.01%,CeO2:4.23%,ZrO2:29.41%,TiO2:53.81%。
实施例2
取7.5g的草酸与100g去离子水配制成草酸溶液,加入2.45g的偏钒酸铵,在恒温条件下搅拌充分溶解,制得偏钒酸铵溶液;称取5.29g的偏钨酸铵、11.36g硝酸铈,加入到偏钒酸铵溶液中,在搅拌下充分溶解;称量55.00g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量45.000g的氧氯化锆与200g去离子水,配置成氧氯化锆溶液,缓慢加入浸渍液中,并在常温下超声辅助浸渍4h;将混合浸渍液在搅拌条件下恒温85℃蒸发,直至成浆状;将浆状浸渍液在鼓风干燥箱中105℃恒温干燥12h,并在马弗炉中于空气条件下450℃焙烧6h,得到催化剂中间粉体;称量8.19g的CuCl2与110g脱盐水,配制成CuCl2浸渍液;将催化剂中间粉体加入CuCl2浸渍液进行等量浸渍,充分搅拌均匀,并在恒温65℃下超声辅助浸渍;将浸渍液在鼓风干燥箱中恒温105℃干燥,并在马弗炉中于空气条件下250℃焙烧4h,得到催化剂成品B。
催化剂B的组成为:V2O5:1.83%,CuO:4.67%;WO3:4.64%,CeO2:5.78%,ZrO2:30.01%,TiO2:53.07%。
实施例3
取7.5g的草酸与100g去离子水配制成草酸溶液,加入1.68g的偏钒酸铵,在恒温条件下搅拌充分溶解,制得偏钒酸铵溶液;称取4.67g的偏钨酸铵、12.84g硝酸铈,加入到偏钒酸铵溶液中,在搅拌下充分溶解;称量55.00g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量45.00g的氧氯化锆与200g去离子水,配置成氧氯化锆溶液,缓慢加入浸渍液中,并在常温下超声辅助浸渍4h;将混合浸渍液在搅拌条件下恒温85℃蒸发,直至成浆状;将浆状浸渍液在鼓风干燥箱中105℃恒温干燥12h,并在马弗炉中于空气条件下450℃焙烧6h,得到催化剂中间粉体;称量9.32g的CuCl2与110g脱盐水,配制成CuCl2浸渍液;将催化剂中间粉体加入CuCl2浸渍液进行等量浸渍,充分搅拌均匀,并在恒温65℃下超声辅助浸渍;将浸渍液在鼓风干燥箱中恒温105℃干燥,并在马弗炉中于空气条件下250℃焙烧4h,得到催化剂成品C。
催化剂C的组成为:V2O5:1.25%,CuO:5.30%;WO3:4.08%,CeO2:6.52%,ZrO2:29.92%,TiO2:52.93%。
实施例4
取7.5g的草酸与100g去离子水配制成草酸溶液,加入3.46g的偏钒酸铵,在恒温条件下搅拌充分溶解,制得偏钒酸铵溶液;称取5.19g的偏钨酸铵、10.87g硝酸铈,加入到偏钒酸铵溶液中,在搅拌下充分溶解;称量55.00g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量45.00g的氧氯化锆与200g去离子水,配置成氧氯化锆溶液,缓慢加入浸渍液中,并在常温下超声辅助浸渍4h;将混合浸渍液在搅拌条件下恒温85℃蒸发,直至成浆状;将浆状浸渍液在鼓风干燥箱中105℃恒温干燥12h,并在马弗炉中于空气条件下450℃焙烧6h,得到催化剂中间粉体;称量3.61g的CuCl2与110g脱盐水,配制成CuCl2浸渍液;将催化剂中间粉体加入CuCl2浸渍液进行等量浸渍,充分搅拌均匀,并在恒温65℃下超声辅助浸渍;将浸渍液在鼓风干燥箱中恒温105℃干燥,并在马弗炉中于空气条件下250℃焙烧4h,得到催化剂成品D。
催化剂D的组成为:V2O5:2.65%,CuO:2.11%;WO3:4.65%,CeO2:5.66%,ZrO2:30.68%,TiO2:54.25%。
实施例5
取7.5g的草酸与100g去离子水配制成草酸溶液,加入4.16g的偏钒酸铵,在恒温条件下搅拌充分溶解,制得偏钒酸铵溶液;称取2.64g的偏钨酸铵、4.63g硝酸铈,加入到偏钒酸铵溶液中,在搅拌下充分溶解;称量75.00g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量25.00g的氧氯化锆与200g去离子水,配置成氧氯化锆溶液,缓慢加入浸渍液中,并在常温下超声辅助浸渍4h;将混合浸渍液在搅拌条件下恒温85℃蒸发,直至成浆状;将浆状浸渍液在鼓风干燥箱中105℃恒温干燥12h,并在马弗炉中于空气条件下450℃焙烧6h,得到催化剂中间粉体;称量6.46g的CuCl2与110g脱盐水,配制成CuCl2浸渍液;将催化剂中间粉体加入CuCl2浸渍液进行等量浸渍,充分搅拌均匀,并在恒温65℃下超声辅助浸渍;将浸渍液在鼓风干燥箱中恒温105℃干燥,并在马弗炉中于空气条件下250℃焙烧4h,得到催化剂成品E。
催化剂E的组成为:V2O5:3.10%,CuO:3.67%;WO3:2.30%,CeO2:2.35%,ZrO2:16.59%,TiO2:72.01%。
对比例1
取7.5g的草酸与100g去离子水配制成草酸溶液,加入4.16g的偏钒酸铵,在恒温条件下搅拌充分溶解,制得偏钒酸铵溶液;称取2.64g的偏钨酸铵、4.63g硝酸铈,加入到偏钒酸铵溶液中,在搅拌下充分溶解;称量78.82g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量25.00g的氧氯化锆与200g去离子水,配置成氧氯化锆溶液,缓慢加入浸渍液中,并在常温下超声辅助浸渍4h;将混合浸渍液在搅拌条件下恒温85℃蒸发,直至成浆状;将浆状浸渍液在鼓风干燥箱中105℃恒温干燥12h,并在马弗炉中于空气条件下450℃焙烧6h,得到对比催化剂F。
催化剂F的组成为:V2O5:3.10%,CuO:0%;WO3:2.30%,CeO2:2.35%,ZrO2:16.59%,TiO2:75.11%。
对比例2
取7.5g的草酸与100g去离子水配制成草酸溶液,加入1.68g的偏钒酸铵,在恒温条件下搅拌充分溶解,制得偏钒酸铵溶液;称取4.67g的偏钨酸铵、12.84g硝酸铈,加入到偏钒酸铵溶液中,在搅拌下充分溶解;称量55.00g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量45.00g的氧氯化锆与200g去离子水,配置成氧氯化锆溶液,缓慢加入浸渍液中,并在常温下超声辅助浸渍4h;将混合浸渍液在搅拌条件下恒温85℃蒸发,直至成浆状;将浆状浸渍液在鼓风干燥箱中105℃恒温干燥12h,并在马弗炉中于空气条件下450℃焙烧6h,得到催化剂中间粉体;称量13.01g的Cu(NO3)2与110g脱盐水,配制成Cu(NO3)2浸渍液;将催化剂中间粉体加入Cu(NO3)2浸渍液进行等量浸渍,充分搅拌均匀,并在恒温65℃下超声辅助浸渍;将浸渍液在鼓风干燥箱中恒温105℃干燥,并在马弗炉中于空气条件下250℃焙烧4h,得到催化剂成品G。
催化剂G的组成为:V2O5:1.25%,CuO:5.30%;WO3:4.08%,CeO2:6.52%,ZrO2:29.92%,TiO2:52.93%。
对比例3
取7.5g的草酸与100g去离子水配制成草酸溶液,加入1.68g的偏钒酸铵,在恒温条件下搅拌充分溶解,制得偏钒酸铵溶液;称取4.67g的偏钨酸铵、12.84g硝酸铈,加入到偏钒酸铵溶液中,在搅拌下充分溶解;称量55.00g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量45.00g的氧氯化锆、9.32g的CuCl2与200g去离子水,配置成氧氯化锆、氯化铜混合溶液,将催化剂中间粉体加入Zr(OCl)2、CuCl2浸渍液进行等量浸渍,充分搅拌均匀,并在恒温65℃下超声辅助浸渍;将浸渍液在鼓风干燥箱中恒温105℃干燥,并在马弗炉中于空气条件下250℃焙烧4h,得到催化剂成品H。
催化剂H的组成为:V2O5:1.25%,CuO:5.30%;WO3:4.08%,CeO2:6.52%,ZrO2:29.92%,TiO2:52.93%。
对比例4
取7.5g的草酸与100g去离子水配制成草酸溶液,加入1.68g的偏钒酸铵,在恒温条件下搅拌充分溶解,制得偏钒酸铵溶液;称取4.67g的偏钨酸铵、12.84g硝酸铈,加入到偏钒酸铵溶液中,在搅拌下充分溶解;称量55.00g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量45.00g的氧氯化锆与200g去离子水,配置成氧氯化锆溶液,缓慢加入浸渍液中,并在常温下超声辅助浸渍4h;将混合浸渍液在搅拌条件下恒温85℃蒸发,直至成浆状;将浆状浸渍液在鼓风干燥箱中105℃恒温干燥12h,并在马弗炉中于空气条件下450℃焙烧6h,得到催化剂中间粉体;称量9.32g的CuCl2与110g脱盐水,配制成CuCl2浸渍液;将催化剂中间粉体加入CuCl2浸渍液进行等量浸渍,充分搅拌均匀,并在室温下超声辅助浸渍;将浸渍液在鼓风干燥箱中恒温105℃干燥,并在马弗炉中于空气条件下250℃焙烧4h,得到催化剂成品I。催化剂I的组成为:V2O5:1.25%,CuO:5.30%;WO3:4.08%,CeO2:6.52%,ZrO2:29.92%,TiO2:52.93%。
对比例5
称取4.67g的偏钨酸铵、12.84g硝酸铈,与100g去离子水配制成溶液,在搅拌下充分溶解;称量55.00g的TiO2粉末加入到混合溶液,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍1.0h;称量45.00g的氧氯化锆与200g去离子水,配置成氧氯化锆溶液,缓慢加入浸渍液中,并在常温下超声辅助浸渍4h;将混合浸渍液在搅拌条件下恒温85℃蒸发,直至成浆状;将浆状浸渍液在鼓风干燥箱中105℃恒温干燥12h,并在马弗炉中于空气条件下450℃焙烧6h,得到催化剂中间粉体;称量9.32g的CuCl2与110g脱盐水,配制成CuCl2浸渍液;将催化剂中间粉体加入CuCl2浸渍液进行等量浸渍,充分搅拌均匀,并在恒温65℃下超声辅助浸渍;将浸渍液在鼓风干燥箱中恒温105℃干燥,并在马弗炉中于空气条件下250℃焙烧4h,得到催化剂成品J。
催化剂J的组成为:CuO:5.30%;WO3:4.08%,CeO2:6.52%,ZrO2:29.92%,TiO2:54.18%。
实施例6
将实施例1-5及对比例1-5的催化剂置于微型固定床活性评价装置中,催化剂装填量为1.5g,反应空速为8000h-1,设置反应温度250-400℃,烟气中NO、NH3、O2、H2O、SO2、Hg0浓度分别为800ppm、800ppm、6%、15%、450ppm、20ppm,载气为N2
表1实施例和对比例制备的催化剂脱硝脱汞活性测试结果
从上表可以看出,实施例1-5及对比例1-4在250-400℃温度区间均有良好的脱硝效果。对比例1的脱汞效率较低,说明催化剂表面负载的CuO对脱汞起到关键作用,是保持催化剂高脱汞效率不可或缺的,同时脱硝效率相比实施例5有明显降低,表明氧化铜对脱硝起到明显的促进作用。对比例2中,将氯化铜换为同等摩尔比的硝酸铜,而对比例2的脱汞效率明显低于实施例3,表明氯离子对脱汞起到了重要的促进作用。对比例3中,氯化铜与氧氯化锆一同浸渍,脱硝与脱汞效率均低于实施例3,表明分步浸渍有利于铜组分及氯离子的在催化剂表面及孔道内的分布。对比例4中,氯化铜的浸渍方法为室温超声辅助浸渍,不利于浸渍液进入内部孔道,可能由于氯离子催化过程中的逸出而使得活性与实施例3有所差距。对比例5中,未加入钒元素,测试结果表明催化剂仍然有一定有脱硝及脱汞效率,但脱汞效率却低于实施例3,说明钒与氧化铜有一定的协同作用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种烟气协同脱硝脱汞催化剂,其特征在于,所述催化剂以TiO2与由ZrOCl2前驱体制备的ZrO2为复合载体,以WO3、CeO2为活性助剂,通过负载活性组分V2O5及由氯化物前驱体制备的CuO形成复合催化剂,所述催化剂由以下质量比的组分组成:0.6-4.5% V2O5,2.0-6.5%CuO,1.8-10%WO3,2.0-8.5%CeO2,15-35%ZrO2,35.5-78.6%TiO2,所述TiO2为锐钛矿型;
所述催化剂制备,包括如下步骤:
S1、配制含有一定量钒源、钨源及铈源前驱体的浸渍溶液,称量一定量的TiO2粉末加入至浸渍溶液中,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍0.5-2h;
S2、配置一定量的氧氯化锆溶液,加入至步骤S1所得的混合浸渍液中,在常温下超声辅助浸渍2-6h;
S3、将步骤S2所得的混合浸渍液在搅拌条件下蒸发至成浆状后,继续干燥焙烧得到催化剂中间粉体;
S4、配制一定量的CuCl2浸渍液,向浸渍液中加入步骤S3所得催化剂中间粉体,充分搅拌均匀,并在加热条件下超声辅助浸渍2-12h;
S5、将步骤S4所得的浸渍液干燥,在空气中焙烧得到催化剂成品,焙烧温度为200-250℃。
2.根据权利要求1所述的烟气协同脱硝脱汞催化剂,其特征在于,所述TiO2比表面积为80-120m2/g,粒径范围8~30nm。
3.根据权利要求1所述的烟气协同脱硝脱汞催化剂,其特征在于,先通过浸渍法合成V-W-Ce/Zr-Ti催化剂,再进一步通过过量浸渍法负载活性组分CuO得到催化剂成品。
4.一种烟气协同脱硝脱汞催化剂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、配制含有一定量钒源、钨源及铈源前驱体的浸渍溶液,称量一定量的TiO2粉末加入至浸渍溶液中,充分搅拌均匀,在常温下超声辅助浸渍0.5-2h;
S2、配置一定量的氧氯化锆溶液,加入至步骤S1所得的混合浸渍液中,在常温下超声辅助浸渍2-6h;
S3、将步骤S2所得的混合浸渍液在搅拌条件下蒸发至成浆状后,继续干燥焙烧得到催化剂中间粉体;
S4、配制一定量的CuCl2浸渍液,向浸渍液中加入步骤S3所得催化剂中间粉体,充分搅拌均匀,并在加热条件下超声辅助浸渍2-12h;
S5、将步骤S4所得的浸渍液干燥,在空气中焙烧得到催化剂成品,焙烧温度为200-250℃;
钒源、钨源、铈源、TiO2、氧氯化锆、CuCl2加入量按照催化剂成品由以下质量比的组分组成来投放:0.6-4.5% V2O5,2.0-6.5%CuO,1.8-10%WO3,2.0-8.5%CeO2,15-35%ZrO2,35.5-78.6%TiO2
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述钒源为偏钒酸铵,钨源为偏钨酸铵,铈源为硝酸铈。
6.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中,浸渍溶液配制时,先取一定量的草酸与去离子水配制成草酸溶液,加入一定量的钒源充分溶解得到含钒溶液;再称取一定量钨源及铈源前驱体加入含钒溶液中,在搅拌下充分溶解。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤S1中草酸质量浓度为5-10%,钒源与去离子水质量比为1.3-5%,溶解温度为55-80℃。
8.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤S2中氧氯化锆水溶液质量浓度为10-25%。
9.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤S3中干燥温度为90-120℃,干燥时间为8-14h,焙烧温度为300-600℃,焙烧时间2-8h;步骤S5中干燥温度为90-120℃,干燥时间为8-14h,焙烧时间2-8h。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,步骤S3中的焙烧温度为450℃,焙烧时间为6h;步骤S5中焙烧时间为4h。
11.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,步骤S4中浸渍温度为60-95℃。
12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,步骤S4中浸渍温度为80℃。
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