CN113058614A - 一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种失活脱硝催化剂模板法负载活性组分纳米粒子再生方法,本发明失活脱硝催化剂经预处理后,再制备纤维素胶体,并负载活性组分纳米粒子,煅烧过程去掉纤维素,形成较好的孔隙结构,将活性组分充分暴露,最终得到脱硝性能良好,温度窗口较宽的烟气脱硝催化剂。本发明以高比表面积的纤维素胶体以及后续负载的活性纳米粒子改善失活脱硝催化剂的脱硝效率,不需要再有额外的处理,无Na、K、Mg等碱金属与碱土元素干扰,提高了适用的温度窗口,同时相较于传统再生烟气脱硝催化剂的复杂工艺以及高成本,制备方法简便,成本低,因此具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及脱硝催化剂技术领域,具体的说涉及一种失活脱硝催化剂模板负载活性组分再生方法。
背景技术
尽管近年来新能源领域发展迅速,我国目前仍然以传统一次能源为基础,由此造成的大气污染也越来越严重。在控制大气污染物排放技术方面,选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术应用较广,常见商用催化剂以蜂窝式TiO2-V2O5-WO3/MoO3,其中锐钛型TiO2为载体,V2O5为活性组分,WO3或MoO3为活性和结构助剂。烟气脱硝系统一般布置在烟气净化系统的前端,由于工业烟气成分复杂且烟气流量大,长时间使用后催化剂难免会中毒并影响后续使用。
目前常用的失活烟气脱硝催化剂再生工艺主要采取恢复剂浸泡失活催化剂的方法使其恢复催化活性,但采用此类方法得到的催化剂表面活性组分不均匀,极易再度失活;另外有些工艺制备恢复剂存在Na、K、Mg等碱金属与碱土元素干扰,设计时还需要将干扰因素考虑进去,这样提高了成本;还有些常用失活再生工艺处理步骤复杂,增大了实际处理应用的难度。
因此,提供一种简便的失活脱硝催化剂模板再生方法,使其活性组分纳米粒子负载更加均匀,从而扩大温度窗口是本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种失活脱硝催化剂模板再生方法。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,包括以下步骤:
(1)失活催化剂预处理:将失活烟气脱硝催化剂处理成10mm×5mm×1mm的块状,然后用硝酸浸渍,再用水超声震荡清洗,并在自然条件下干燥后,备用;
(2)配制含金属纳米颗粒的胶体:将羟丙基甲基纤维素加入去离子水和无水乙醇后搅拌使溶液分散均匀,再置于磁力搅拌器中磁力搅拌,得纤维素胶体,向纤维素胶体中加入金属氧化物纳米颗粒并进行磁力搅拌,即得含金属纳米颗粒的胶体;
(3)纳米粒子负载:将步骤(1)中处理好的催化剂放入胶体中浸渍1-2h后提拉出来;
(4)负载后处理:将提拉出的催化剂在冷冻干燥机中先于-40℃冷冻4h,再常温干燥4h,然后在马弗炉中退火3-4h,即可使失活烟气脱硝催化剂再生。
进一步,步骤(1)中所述硝酸浓度为1-2mol/L,浸渍时间为30-60min。
更进一步,步骤(1)中所述水为去离子水,所述超声震荡洗涤时间为30-40min。
采用上述进一步方案的有益效果在于:上述方案能使催化剂表面中毒部分物质以及长时间运行负载的杂质被充分去除掉。
进一步,步骤(2)中所述羟丙基甲基纤维素与去离子水和无水乙醇的质量比为1:4:10或1:6:8或1:5:9。
更进一步,最佳质量比为1:5:9。
采用上述更进一步方案的有益效果在于:采用该种质量比制备的形貌为胶体,与其他比例制备出的分层溶液或沉淀不同,作为模板效果更好。
进一步,步骤(2)中所述金属氧化物为氧化锆和/或氧化铈、氧化锰、氧化铜。
更进一步,所述金属氧化物的质量与纤维素胶体的体积的比为1-2:38。
采用上述进一步方案的有益效果在于:选用氧化锆或氧化铈有效提高了高温段催化剂的脱硝性能,氧化锰及氧化铜提高了催化剂整体的活性。1-2:38的比例是金属氧化物溶于纤维素胶体的最佳比例段。
进一步,步骤(2)中磁力搅拌时间均为1-2h。
进一步,步骤(4)所述马弗炉的退火温度为400℃-700℃;退火氛围为空气氛围或氮气氛围。
采用上述进一步方案的有益效果在于:本发明限定的上述煅烧过程能有效去除掉纤维素,形成较好的孔隙结构,将活性组分充分暴露。
本发明的有益效果在于:利用本发明的失活脱硝催化剂模板再生方法再生失活催化剂,实现了催化剂表面活性组分的均匀负载、同时实现了脱硝催化剂活性温度窗口的提高。本发明再生方法是单纯纳米粒子与纤维素混杂,不需要再有额外的处理,无Na、K、Mg等碱金属与碱土元素干扰。
附图说明
图1为实施例1中氮气氛围600℃煅烧得到的脱硝催化剂的SEM图;
图2为实施例2中氮气氛围600℃煅烧得到的脱硝催化剂的SEM图;
图3为实施例3中空气氛围600℃煅烧得到的脱硝催化剂的脱硝效率图;
图4为实施例4中空气氛围600℃煅烧得到的脱硝催化剂的脱硝效率图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,包括以下步骤:
(1)失活催化剂预处理:将失活烟气脱硝催化剂处理成10mm×5mm×1mm的块状,然后用2mol/L硝酸浸渍30min,再用去离子水水超声震荡清洗30min,并在自然条件下干燥后,备用;
(2)配制含金属纳米颗粒的胶体:将羟丙基甲基纤维素加入去离子水和无水乙醇后用搅拌使溶液分散均匀,羟丙基甲基纤维素与去离子水和无水乙醇的质量比为1:5:9,再置于磁力搅拌器中磁力搅拌1h,得纤维素胶体,向38ml纤维素胶体中加入1gZrO2纳米颗粒并进行磁力搅拌1h,即得含金属纳米颗粒的胶体;
(3)纳米粒子负载:将步骤(1)中处理好的催化剂放入胶体中浸渍2h后提拉出来;
(4)负载后处理:将提拉出的催化剂在冷冻干燥机中先于-40℃冷冻4h,再常温干燥4h,然后在马弗炉中氮气氛围下400℃、600℃分别退火4h,即可使失活烟气脱硝催化剂再生。
实施例2
一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,包括以下步骤:
(1)失活催化剂预处理:将失活烟气脱硝催化剂处理成10mm×5mm×1mm的块状,然后用2mol/L硝酸浸渍30min,再用去离子水水超声震荡清洗30min,并在自然条件下干燥后,备用;
(2)配制含金属纳米颗粒的胶体:将羟丙基甲基纤维素加入去离子水和无水乙醇后用搅拌使溶液分散均匀,羟丙基甲基纤维素与去离子水和无水乙醇的质量比为1:5:9,再置于磁力搅拌器中磁力搅拌1h,得纤维素胶体,向38ml纤维素胶体中加入1gCeO2纳米颗粒、1gZrO2纳米颗粒并进行磁力搅拌1h,即得含金属纳米颗粒的胶体;
(3)纳米粒子负载:将步骤(1)中处理好的催化剂放入胶中浸渍2h后提拉出来;
(4)负载后处理:将提拉出的催化剂在冷冻干燥机中先于-40℃冷冻4h,再常温干燥4h,然后在马弗炉中氮气氛围下600℃退火4h,即可使失活烟气脱硝催化剂再生。
实施例3
一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,包括以下步骤:
(1)失活催化剂预处理:将失活烟气脱硝催化剂处理成10mm×5mm×1mm的块状,然后用2mol/L硝酸浸渍30min,再用去离子水水超声震荡清洗30min,并在自然条件下干燥后,备用;
(2)配制含金属纳米颗粒的胶体:将羟丙基甲基纤维素加入去离子水和无水乙醇后用搅拌使溶液分散均匀,羟丙基甲基纤维素与去离子水和无水乙醇的质量比为1:5:9,再置于磁力搅拌器中磁力搅拌1h,得纤维素胶体,向38ml纤维素胶体中加入0.25gCeO2纳米颗粒、1gZrO2纳米颗粒并进行磁力搅拌1h,即得含金属纳米颗粒的胶体;
(3)纳米粒子负载:将步骤(1)中处理好的催化剂放入胶体中浸渍2h后提拉出来;
(4)负载后处理:将提拉出的催化剂在冷冻干燥机中先于-40℃冷冻4h,再常温干燥4h,然后在马弗炉中空气氛围下600℃退火4h,即可使失活烟气脱硝催化剂再生。
实施例4
一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,包括以下步骤:
(1)失活催化剂预处理:将失活烟气脱硝催化剂处理成10mm×5mm×1mm的块状,然后用2mol/L硝酸浸渍30min,再用去离子水水超声震荡清洗30min,并在自然条件下干燥后,备用;
(2)配制含金属纳米颗粒的胶体:将羟丙基甲基纤维素加入去离子水和无水乙醇后用搅拌使溶液分散均匀,羟丙基甲基纤维素与去离子水和无水乙醇的质量比为1:5:9,再置于磁力搅拌器中磁力搅拌1h,得纤维素胶体,向38ml纤维素胶体中加入1gCeO2纳米颗粒、1gZrO2纳米颗粒并进行磁力搅拌1h,即得含金属纳米颗粒的胶体;
(3)纳米粒子负载:将步骤(1)中处理好的催化剂依次放入胶体1和胶体2中浸渍2h后提拉出来;
(4)负载后处理:将提拉出的催化剂在冷冻干燥机中先于-40℃冷冻4h,再常温干燥4h,然后在马弗炉中空气氛围下600℃退火4h,即可使失活烟气脱硝催化剂再生。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (8)
1.一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)失活催化剂预处理:将失活烟气脱硝催化剂处理成10mm×5mm×1mm的块状,然后用硝酸浸渍,再用水超声震荡清洗,并在自然条件下干燥后,备用;
(2)配制含金属纳米颗粒的胶体:将羟丙基甲基纤维素加入去离子水和无水乙醇后搅拌使溶液分散均匀,再置于磁力搅拌器中磁力搅拌,得纤维素胶体,向纤维素胶体中加入金属氧化物纳米颗粒并进行磁力搅拌,即得含金属纳米颗粒的胶体;
(3)纳米粒子负载:将步骤(1)中处理好的催化剂放入胶体中浸渍1-2h后提拉出来;
(4)负载后处理:将提拉出的催化剂在冷冻干燥机中先于-40℃冷冻3-4h,再常温干燥3-4h,然后在马弗炉中退火3-4h,即可使失活烟气脱硝催化剂再生。
2.根据权利要求1所述一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,其特征在于,步骤(1)中所述硝酸浓度为1-2mol/L,浸渍时间为30-60min。
3.根据权利要求1所述一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,其特征在于,步骤(1)中所述水为去离子水,所述超声震荡洗涤时间为30-40min。
4.根据权利要求1所述一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,其特征在于,步骤(2)中所述羟丙基甲基纤维素与去离子水和无水乙醇的质量比为1:4:10或1:6:8或1:5:9。
5.根据权利要求1所述一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,其特征在于,步骤(2)中所述金属氧化物为氧化锆和/或氧化铈、氧化锰、氧化铜。
6.根据权利要求5所述一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,其特征在于,所述金属氧化物的质量与纤维素胶体的体积的比为1-2:38。
7.根据权利要求1所述一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,其特征在于,步骤(2)中磁力搅拌时间均为1-2h。
8.根据权利要求1所述一种失活烟气脱硝催化剂模板再生方法,其特征在于,步骤(4)所述马弗炉的退火温度为400℃-700℃;退火氛围为空气氛围或氮气氛围。
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