CN113655170A - 烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法 - Google Patents

烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法 Download PDF

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钱邦正
赵义凯
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    • G01N31/10—Investigating or analysing non-biological materials by the use of the chemical methods specified in the subgroup; Apparatus specially adapted for such methods using catalysis

Abstract

本发明公开了烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法，包括以下步骤：将一定量的V2O5/MoO3与脱硝催化剂用纳米二氧化钛混合煅烧后，添加CMC、PEO将脱硝纳米二氧化钛粉体挤压制成一定体积和形状的样品，样品经300℃高温预处理后，再经微型催化剂活性检测装置检测样品脱硝率。本发明的有益效果是具有测试结果稳定，重现性高等优点。

Description

烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法
技术领域
本发明涉及纳米二氧化钛的制备领域，尤其涉及烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法。
背景技术
随着国家环保监控力度的不断加大，燃烧脱硝使用SCR烟气脱硝技术得到了长足的发展。从最初的电力行业扩展至玻璃、钢铁、焦炉、船舶等使用燃煤或秸秆焚烧的各个行业。脱硝催化剂的研究也得到了空前的发展，脱硝催化剂的应用从最初的活性温度区间350-400左右扩展至150-200度。由最初的钒钛系发展出稀土系、锰系等诸多活性成分的SCR脱硝催化体系。
随着SCR脱硝技术应用范围的不断拓宽，SCR催化剂行业内对SCR催化剂的研究也在不断的深入。SCR脱硝催化用纳米二氧化钛作为SCR催化剂的载体材料，占SCR催化剂总体积的80%以上，SCR催化剂用纳米二氧化钛性能的优劣直接决定了SCR催化剂的应用性能。不少SCR脱硝催化剂厂家生产中发现，使用不同厂家的SCR脱硝催化剂用纳米二氧化钛，即使使用相同配方和工艺生产出的SCR催化剂，其脱硝活性均有差异。且随着市场上脱硝催化剂量的不断增大，一些废旧脱硝催化剂经过处理也渗入至原材料端，造成脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体市场良莠不齐，因而催化剂制造厂家迫切需要一种能够鉴别催化剂用纳米二氧化钛优劣的检测方法。
目前对纳米二氧化钛的鉴别主要是使用仪器直接检测，比如粒度仪（测量粒径）、电镜照片（测量大致的粒径）、比表面积检测仪（测量比表面积，纳米级的和普通的比表面积相差很大）、紫外线可见光光度计（测量紫外到可见光即200纳米-800纳米波长下光线的透过率，还有就是测量松装密度（克/立方厘米），纳米级的国家标准要求小于等于0.3克/立方厘米，但对于脱硝催化剂领域最关心的脱硝活性没有系统的鉴别优劣的方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是现有的对脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体性能进行优劣鉴别都是通过仪器进行直接检测各项参数，无法将脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体性能和脱硝催化剂的脱硝活性建立联系，为此提供一种可以将脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体性能和脱硝催化剂的脱硝活性建立联系的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法。
之前之所以无法将脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体性能和脱硝催化剂的脱硝活性建立联系，是因为即使通过仪器测量出粒径、比表面积、光线的透过率、松装密度等等影响脱硝催化剂的脱硝活性的各项参数，但在脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体负载活性成分后，影响脱销率的主要因素是活性成分，脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体本身的影响被覆盖了，因此本发明巧妙的利用两组不同来源的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体做对比试验，排除了外界因素的影响。
该法采用将一定量的V2O5/MoO3与脱硝催化剂用纳米二氧化钛混合煅烧后，添加CMC、PEO将脱硝纳米二氧化钛粉体挤压制成一定体积和形状的样品，样品经300℃高温预处理后，再经微型催化剂活性检测装置检测样品脱硝率。此方法具有测试结果稳定，重现性高等优点。
本发明的技术方案是：烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法，包括以下步骤：（1）、粉体预制：粉体预制：取两份不同来源的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛，分别向其中加入偏钒酸铵，七钼酸铵，三乙醇胺和蒸馏水，放入带搅拌的恒温水浴锅中，温度设定70℃，恒温搅拌至半干，得到两份半干的物料；（2）、粉体煅烧：将上述两份半干的物料转移至坩埚中，放入500度烘箱中煅烧1h，得到两份煅烧后的物料；（3）、测试样品预制：将上述两份煅烧后的物料冷却至室温，放入研钵中，加入约1%的PEO，CMC，研碎，缓慢加入蒸馏水仔细研磨，研至物料结团但不成糊状即可，得到两份结团样品；（4）、测试样品压制：将上述两份结团样品放入内径6mm的圆柱形模具中，压出两份一定长度的样品；（5）、测试样品预处理：将压制后的两份样品放入300℃的马弗炉内煅烧1h，得到两份预处理后的样品；（6）、样品测试：将两份预处理后的样品放入样品架，再放入微型催化剂活性检测装置中检测样品脱硝率，设定初始状态NO浓度为500ppm，O2浓度5%，氨氮摩尔比1:1,总烟气流速1L/min，反应温度380℃；（7）、计算：计算两份单位长度的样品脱硝效率，单位长度样品的脱硝效率=（初始NO浓度-反应后NO浓度）/（初始NO浓度*样品长度），脱硝效率更高的单位长度样品的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛性能越好。
上述方案中所述步骤（1）的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛用量为10g，偏钒酸铵0.14g，七钼酸铵0.32g，三乙醇胺0.2g，蒸馏水50ml。
上述方案中所述步骤（4）的圆柱形模具是空心不锈钢管，样品放入后,封堵圆柱形模具一端，用不锈钢杆将样品压实，放入一定量结团样品压实后，用不锈钢杆将样品推出。
上述方案中所述步骤（6）的微型催化剂活性检测装置包括反应器和检测器，所述反应器为内径为10mm的空心玻璃管，NO、O2、NH3和预处理后的样品在反应器内反应，经过反应器后剩余的NO进入检测器内测出反应后NO浓度。
本发明的有益效果是排除了负载活性成分对脱硝催化剂的脱硝活性的影响，验证了脱硝催化剂用纳米二氧化钛的性能会影响其与V2O5/MOO3的结合力，从而影响脱硝率，通过此方法还可以去验证脱硝催化剂用纳米二氧化钛的硫酸根含量、粒径分布、孔容、孔径等等性能对脱硝催化剂的脱硝率的影响。可以为脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体的性能对脱硝率高低判断提供一种间接的检测手段，试验简单，易操作，试验结果稳定。
具体实施方式
下面结合实施例 ，对本发明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有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
本发明包括以下步骤：（1）粉体预制：取两份不同来源的10g脱硝催化剂用纳米二氧化钛，分别向其中加入0.14g偏钒酸铵，0.32g七钼酸铵，0.2g三乙醇胺，50ml蒸馏水，放入带搅拌的恒温水浴锅中，温度设定70℃，恒温搅拌至半干，得到两份半干的物料。（2）粉体煅烧：将上述两份半干的物料转移至坩埚中，放入500℃烘箱中煅烧1h，得到两份煅烧后的物料。（3）测试样品预制：将上述两份煅烧后的物料冷却至室温，放入研钵中，加入约1%的PEO，CMC，研碎，缓慢加入蒸馏水仔细研磨，研至物料结团但不成糊状即可，得到两份结团样品；（4）测试样品压制：将上述两份结团样品放入内径6mm的圆柱形模具中，压出两份一定长度的样品；（5）测试样品预处理：将压制后的两份样品放入300℃的马弗炉内煅烧1h，得到两份预处理后的样品，（6）样品测试：将两份预处理后的样品放入样品架，再放入微型催化剂活性检测装置中检测样品脱硝率，设定初始状态NO浓度为500ppm，O2浓度5%，氨氮摩尔比1:1,总烟气流速1L/min，反应温度380℃。（7）计算：算单位长度的样品脱硝效率即可，即单位长度样品的脱硝效率=（初始NO浓度-反应后NO浓度）/（初始NO浓度*样品长度），脱硝效率更高的单位长度样品的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛性能越好。
以下实施例采用vodo VDRT-200ST催化剂反应装置和德国 MRU VARIO PLUS 增强型烟气分析仪检测。
实施例1：
（1）粉体预制：取两份不同来源的10g比表面积82.56m2/g脱硝催化剂用纳米二氧化钛，分别向其中加入0.14g偏钒酸铵，0.32g七钼酸铵，0.2g三乙醇胺，50ml蒸馏水，放入带搅拌的恒温水浴锅中，温度设定70℃，恒温搅拌至半干，得到两份半干的物料；（2）、粉体煅烧：将上述两份半干的物料转移至坩埚中，放入500℃烘箱中煅烧1h，得到两份煅烧后的物料；（3）、测试样品预制：将上述两份煅烧后的物料冷却至室温，放入研钵中，加入约1%的PEO，CMC，研碎，缓慢加入蒸馏水仔细研磨，研至物料结团但不成糊状即可，得到两份结团样品；（4）、测试样品压制：将上述两份结团样品放入内径6mm的圆柱形模具中，压出两份一定长度的样品，长度分别为3.7cm、4.5cm、5.7cm；（5）、测试样品预处理：将压制后的两份不同长度的样品放入300℃的马弗炉内煅烧1h，得到两份预处理后的样品；（6）、样品测试：将两份预处理后的样品放入样品架，再放入微型催化剂活性检测装置中检测样品脱硝率，设定初始状态NO浓度为500ppm，O2浓度5%，氨氮摩尔比1:1,总烟气流速1L/min，反应温度380℃；（7）、计算：计算两份单位长度的样品脱硝效率，即单位长度样品的脱硝效率=（初始NO浓度-反应后NO浓度）/（初始NO浓度*样品长度），试验结果如表1：
Figure 130015DEST_PATH_IMAGE001
表1中的试验1-1、1-2和1-3分别有两组，代表两种不同来源的脱硝催化剂用纳米二氧化钛，可以看出，在样品长度相同的情况下，脱销率和单位长度样品脱销率都有所不同，说明这两种不同来源的脱硝催化剂用纳米二氧化钛性能对催化剂的脱销率有影响，通过数据对比可以看出哪种来源的脱硝催化剂用纳米二氧化钛性能更好。另外可以看出，脱硝率与样品长度成正比关系。
实施例2：与实施例1的区别在于步骤（1）的脱硝催化剂用纳米二氧化钛表面积98.14m2/g。试验结果如表2：
Figure 797757DEST_PATH_IMAGE002
表2中的试验2-1、2-2和2-3分别有两组，代表两种不同来源的脱硝催化剂用纳米二氧化钛，可以看出，在样品长度相同的情况下，脱销率和单位长度样品脱销率都有所不同，说明这两种不同来源的脱硝催化剂用纳米二氧化钛性能对催化剂的脱销率有影响，通过数据对比可以看出哪种来源的脱硝催化剂用纳米二氧化钛性能更好。与实施例1的试验结果对比可以发现，比表面积大，催化剂的脱硝率高。
实施例3：与实施例1的区别在于步骤（1）中加入0.16g偏钒酸铵，试验结果如表3：
Figure 669898DEST_PATH_IMAGE003
表3中的试验3-1、3-2和3-3分别有两组，代表两种不同来源的脱硝催化剂用纳米二氧化钛，可以看出，在样品长度相同的情况下，脱销率和单位长度样品脱销率都有所不同，说明这两种不同来源的脱硝催化剂用纳米二氧化钛性能对催化剂的脱销率有影响，通过数据对比可以看出哪种来源的脱硝催化剂用纳米二氧化钛性能更好。与实施例1的试验结果对比可以发现，活性成分负载越高，催化剂的脱硝率越高。
本发明中的两种来源不同的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛可以是比表面积不同，或者硫酸根含量、粒径分布、孔容、孔径不同，由此可以将烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛的性能与催化剂的脱硝率建立联系，反过来鉴别烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛的优劣。

Claims (4)

1.烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法，其特征是：包括以下步骤：（1）、粉体预制：取两份不同来源的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛，分别向其中加入偏钒酸铵，七钼酸铵，三乙醇胺和蒸馏水，放入带搅拌的恒温水浴锅中，温度设定70℃，恒温搅拌至半干，得到两份半干的物料；（2）、粉体煅烧：将上述两份半干的物料转移至坩埚中，放入500℃烘箱中煅烧1h，得到两份煅烧后的物料；（3）、测试样品预制：将上述两份煅烧后的物料冷却至室温，放入研钵中，加入约1%的PEO，CMC，研碎，缓慢加入蒸馏水仔细研磨，研至物料结团但不成糊状即可，得到两份结团样品；（4）、测试样品压制：将上述两份结团样品放入内径6mm的圆柱形模具中，压出两份一定长度的样品；（5）、测试样品预处理：将压制后的两份样品放入300℃的马弗炉内煅烧1h，得到两份预处理后的样品；（6）、样品测试：将两份预处理后的样品放入样品架，再放入微型催化剂活性检测装置中检测样品脱硝率，设定初始状态NO浓度为500ppm，O2浓度5%，氨氮摩尔比1:1,总烟气流速1L/min，反应温度380℃；（7）、计算：计算两份单位长度的样品脱硝效率，单位长度样品的脱硝效率=（初始NO浓度-反应后NO浓度）/（初始NO浓度*样品长度）。
2.如权利要求1所述的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法，其特征是：所述步骤（1）的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛用量为10g，偏钒酸铵0.14g，七钼酸铵0.32g，三乙醇胺0.2g，蒸馏水50ml。
3.如权利要求1所述的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法，其特征是：所述步骤（4）的圆柱形模具是空心不锈钢管，样品放入后，封堵圆柱形模具一端，用不锈钢杆将样品压实，放入一定量结团样品压实后，用不锈钢杆将样品推出。
4.如权利要求1所述的烟气脱硝催化剂用纳米二氧化钛粉体脱硝率的测定方法，其特征是：所述步骤（6）的微型催化剂活性检测装置包括反应器和检测器，所述反应器为内径为10mm的空心玻璃管，NO、O2、NH3和预处理后的样品在反应器内反应，经过反应器后剩余的NO进入检测器内测出反应后NO浓度。
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