CN115254198A - 一种纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，采用2‑10份的氧化锌，10‑30份的纳米氧化铝，5‑30份的氧化钼，2‑15份柠檬酸铜，30‑40份的钛硅分子筛，2‑5份的氧化铈，1‑5份双环戊二烯，2‑4份磷酸钙，0.5‑1份的硫酸铅，2‑10份的碳酸钡，加50份去离子水，经球磨机研磨48小时后，加入10分硅酸铝纤维，10份偏硅酸钠，20份生物质纤维到研磨液中，继续经球磨机研磨8小时后，再将堇青石蜂窝陶瓷涂覆；加热盛放研磨液的容器到120℃，同时注入高频声波震荡72‑168小时后，采用惰性气体保护干燥箱80℃‑360℃干燥后，形成以堇青石蜂窝陶瓷为载体的催化剂。
Description
技术领域
本发明涉及一种催化剂的制作方法，更具体的说，尤其涉及一种纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法。
背景技术
随着我国工业的飞速发展，随之带来的环境污染因为日益严重。其中，发电站、工业加热器或热电厂等产业中，排放的工业尾气、烟气中含有大量的氮氧化物，目前常用的废气脱硝技术有NH3-SCR脱硝处理氮氧化物，催化剂是脱硝的关键。
现常用的催化剂为V2O5-WO3(MoO3)/TiO2系列(TiO2作为主要载体、V2O5为主要活性成分)，但钒钨钛对温度要求较高，最佳操作温度为350-400℃，只有在这个温度环境下，才能达到催化剂的最大活性，脱硝转化率才能达到标准要求。高温环境下的催化要求加大了脱硝过程中的能源消耗，加大了脱硝成本，运行成本高。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，一种纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法。
本发明的纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
A：采用2-10份的氧化锌，10-30份的纳米氧化铝，5-30份的氧化钼，2-15份柠檬酸铜，30-40份的钛硅分子筛，2-5份的氧化铈，1-5份双环戊二烯，2-4份磷酸钙，0.5-1份的硫酸铅，2-10份的碳酸钡，加50份去离子水，经球磨机研磨；
B：经球磨机研磨48小时后，加入10分硅酸铝纤维，10份偏硅酸钠，20份生物质纤维到研磨液中，继续经球磨机研磨；
C：经球磨机研磨8小时后，将研磨液取出放置于容器中，再将堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂的载体，浸入容器中的研磨液内涂覆；
D：加热盛放研磨液的容器到120℃，同时注入高频声波震荡；
E：采用高频声波震荡72-168小时后，取出堇青石蜂窝陶瓷；
F：将堇青蜂窝陶瓷放置于惰性气体干燥箱内，利用压缩空气取出多余浆液，采用惰性气体保护干燥箱80℃-360℃干燥后，形成以堇青石蜂窝陶瓷为载体的具有脱硝作用的催化剂。
进一步地，所述的“份”为基数，每份的基数相等。
进一步地，所述的催化剂在150℃-300℃的烟气环境下，采用NH3作为还原剂，可脱除烟气中氮氧化物，脱硝效率在90％以上。
进一步地，所述的堇青石蜂窝陶瓷以合成堇青石为原料，加入粘合剂、烧失剂，依次经混合搅拌、练泥、挤出、干燥，在1280-1320℃烧制而成的蜂窝状陶瓷。
进一步地，所述的步骤D中，所述的高频声波由超声波振动子将电能转为机械能，实现震荡。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）催化剂的使用温度降低，在150-300℃之间均有较好的活性，脱硝率达95％以上，效率高，能耗低，成本低。
（2）催化剂载体原料堇青石价格便宜，因此适于大量生产。
（3）催化剂载体堇青蜂窝陶瓷耐硫耐碱耐金属腐蚀，蓄热能力强，抗快速热冲击，抗磨损，耐压缩空气吹扫。
（4）催化剂活性丢失后，可重新涂覆再生，无需处理危废材料，节能环保，可重复利用。
具体实施方式
以下实施例只为进一步解释本发明的内容和说明本发明的效果，本发明方法效果不限于此。
催化剂中的有机分子加金属骨架结构，利用有机物质做中间体，提高催化剂的比表和活性，加大还原剂与烟气中氮氧化物的接触面积，催化剂活性加大，加大整体的催化效率，提高催化效果。
催化剂的各组分中，分子筛加大了氮氧化物与还原剂的接触面积，且分子筛耐高温，不易变形，结构稳固。金属氧化物催化剂表面有较多的活性位点，氮氧化物首先吸附在活性位上，然后分解成氮、氧原子，并与还原剂中NH3的氮、氢原子结合，形成氮气和水。
根据烟气中的氮氧化物的含量，调整催化剂中各组份的比列，制作步骤如下：
A：采用2-10份的氧化锌，10-30份的纳米氧化铝，5-30份的氧化钼，2-15份柠檬酸铜，30-40份的钛硅分子筛，2-5份的氧化铈，1-5份双环戊二烯，2-4份磷酸钙，0.5-1份的硫酸铅，2-10份的碳酸钡，加50份去离子水，经球磨机研磨；
B：经球磨机研磨48小时后，加入10分硅酸铝纤维，10份偏硅酸钠，20份生物质纤维到研磨液中，继续经球磨机研磨；
C：经球磨机研磨8小时后，将研磨液取出放置于容器中，再将堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂的载体，浸入容器中的研磨液内涂覆；
D：加热盛放研磨液的容器到120℃，同时注入高频声波震荡；
E：采用高频声波震荡72-168小时后，取出堇青石蜂窝陶瓷；
F：将堇青蜂窝陶瓷放置于惰性气体干燥箱内，利用压缩空气取出多余浆液，采用惰性气体保护干燥箱80℃-360℃干燥后，形成以堇青石蜂窝陶瓷为载体的具有脱硝作用的催化剂。
步骤A中的原料硬度大，步骤B中原料硬度小于步骤A中的原料硬度，进行研磨的时间节点不同，因此经步骤B中研磨48小时，达到设定的研磨细度时，再加入步骤B中的原料。步骤C中，经球磨机8小时研磨后，达到最终达标的细度，经步骤D和步骤E，进行加热及同时注入高频声波震荡，保证物料涂覆的均匀，提高了研磨液中的催化剂的附着系数。
其中，氧化锌作为一种常用的化学添加剂，在催化剂涂覆的过程中，加大了催化剂溶液涂覆的附着能力，同时也提高了退化剂的选择性能和催化效率。
纳米氧化铝比表面大，是制造催化剂及催化剂载体的优质材料，且作为堇青石蜂窝陶瓷的表面附着材料，提高了表面强度、耐磨性和耐腐蚀性。
氧化钼作为有机反应的氧化剂。
柠檬酸酮作为有机铜，加大了其它组分的溶解效率。
钛硅分子筛具有均匀的微孔结构，加大了催化剂的涂覆面积，提高了催化效果。
氧化铈作为有机反应的催化剂，且起到氧化剂的作用，提高了催化氧化效率。
双环戊二烯是一种有机物，提高了催化剂催化氧化的效果。
磷酸钙作为抗结剂和稳定剂，加大了催化剂涂覆过程中的附着力，涂覆的更加稳固牢靠。
硫酸铅和碳酸钡作为催化剂，加快了还原剂与烟气中氮氧化物的反应速率。
硅酸铝纤维为一种耐高温纤维，具有容重轻、耐高温、热稳定性好、热传导率低、抗机械震动、富有弹性、隔声、电绝缘和化学稳定性好等特点。在冶金、化工、电力、机械工业熔炉等高温设备上用作高温炉充填、窑保温层及热网管道保温等工程，还可用作高温密封、过滤、消声、催化剂载体和复合材料增强体。
偏硅酸钠添加到铝及合金弱碱性化学氧化液中，以改善氧化膜层的质量。
生物质纤维加大了分子筛之间的粘结度，便于挤压成型。
催化剂在150℃-300℃的烟气环境下，采用NH3作为还原剂，可脱除烟气中氮氧化物，脱硝效率在95％以上。
堇青石蜂窝陶瓷以合成堇青石为原料，加入粘合剂、烧失剂，依次经混合搅拌、练泥、挤出、干燥，在1280-1320℃烧制而成的蜂窝状陶瓷。
高频声波由超声波振动子将电能转为机械能，实现震荡。
实施例1：
一种纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，由以下步骤制成：
A：采用2份的氧化锌，10份的纳米氧化铝，5份的氧化钼，2份柠檬酸铜，30份的钛硅分子筛，2份的氧化铈，1份双环戊二烯，2份磷酸钙，0.5份的硫酸铅，2份的碳酸钡，加50份去离子水，经球磨机研磨；
B：经球磨机研磨48小时后，加入10分硅酸铝纤维，10份偏硅酸钠，20份生物质纤维到研磨液中，继续经球磨机研磨；
C：经球磨机研磨8小时后，将研磨液取出放置于容器中，再将堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂的载体，浸入容器中的研磨液内涂覆；
D：加热盛放研磨液的容器到120℃，同时注入高频声波震荡；
E：采用高频声波震荡72小时后，取出堇青石蜂窝陶瓷；
F：将堇青蜂窝陶瓷放置于惰性气体干燥箱内，利用压缩空气取出多余浆液，采用惰性气体保护干燥箱150℃干燥后，形成以堇青石蜂窝陶瓷为载体的具有脱硝作用的催化剂。
催化剂在150℃-300℃的烟气环境下，采用NH3作为还原剂，可脱除烟气中氮氧化物，脱硝效率在95％以上。
实施例2：
一种纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，由以下步骤制成：
A：采用5份的氧化锌，20份的纳米氧化铝，17份的氧化钼，8份柠檬酸铜，35份的钛硅分子筛，3份的氧化铈，3份双环戊二烯，3份磷酸钙，0.7份的硫酸铅，6份的碳酸钡，加50份去离子水，经球磨机研磨；
B：经球磨机研磨48小时后，加入10分硅酸铝纤维，10份偏硅酸钠，20份生物质纤维到研磨液中，继续经球磨机研磨；
C：经球磨机研磨8小时后，将研磨液取出放置于容器中，再将堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂的载体，浸入容器中的研磨液内涂覆；
D：加热盛放研磨液的容器到120℃，同时注入高频声波震荡；
E：采用高频声波震荡120小时后，取出堇青石蜂窝陶瓷；
F：将堇青蜂窝陶瓷放置于惰性气体干燥箱内，利用压缩空气取出多余浆液，采用惰性气体保护干燥箱260℃干燥后，形成以堇青石蜂窝陶瓷为载体的具有脱硝作用的催化剂。
“份”为基数，每份的基数相等。
催化剂在150℃-300℃的烟气环境下，采用NH3作为还原剂，可脱除烟气中氮氧化物，脱硝效率在97％以上。
实施例3：
一种纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，由以下步骤制成：
A：采用10份的氧化锌，30份的纳米氧化铝，30份的氧化钼，15份柠檬酸铜，40份的钛硅分子筛，5份的氧化铈，5份双环戊二烯，4份磷酸钙，1份的硫酸铅，10份的碳酸钡，加50份去离子水，经球磨机研磨；
B：经球磨机研磨48小时后，加入10分硅酸铝纤维，10份偏硅酸钠，20份生物质纤维到研磨液中，继续经球磨机研磨；
C：经球磨机研磨8小时后，将研磨液取出放置于容器中，再将堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂的载体，浸入容器中的研磨液内涂覆；
D：加热盛放研磨液的容器到120℃，同时注入高频声波震荡；
E：采用高频声波震荡168小时后，取出堇青石蜂窝陶瓷；
F：将堇青蜂窝陶瓷放置于惰性气体干燥箱内，利用压缩空气取出多余浆液，采用惰性气体保护干燥箱360℃干燥后，形成以堇青石蜂窝陶瓷为载体的具有脱硝作用的催化剂。
“份”为基数，每份的基数相等。
催化剂在150℃-300℃的烟气环境下，采用NH3作为还原剂，可脱除烟气中氮氧化物，脱硝效率在99％以上。
在第一到第三实施列中记录的数据中，对比可知所采用的原料组分越大，脱硝效率越高。
Claims (5)
1.一种纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
A：采用2-10份的氧化锌，10-30份的纳米氧化铝，5-30份的氧化钼，2-15份柠檬酸铜，30-40份的钛硅分子筛，2-5份的氧化铈，1-5份双环戊二烯，2-4份磷酸钙，0.5-1份的硫酸铅，2-10份的碳酸钡，加50份去离子水，经球磨机研磨；
B：经球磨机研磨48小时后，加入10分硅酸铝纤维，10份偏硅酸钠，20份生物质纤维到研磨液中，继续经球磨机研磨；
C：经球磨机研磨8小时后，将研磨液取出放置于容器中，再将堇青石蜂窝陶瓷作为催化剂的载体，浸入容器中的研磨液内涂覆；
D：加热盛放研磨液的容器到120℃，同时注入高频声波震荡；
E：采用高频声波震荡72-168小时后，取出堇青石蜂窝陶瓷；
F：将堇青蜂窝陶瓷放置于惰性气体干燥箱内，利用压缩空气取出多余浆液，采用惰性气体保护干燥箱80℃-360℃干燥后，形成以堇青石蜂窝陶瓷为载体的具有脱硝作用的催化剂。
2.根据权利要求1所述的纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，其特征在于：所述的“份”为基数，每份的基数相等。
3.根据权利要求1所述的纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，其特征在于：所述的催化剂在150℃-300℃的烟气环境下，采用NH3作为还原剂，可脱除烟气中氮氧化物，脱硝效率在95％以上。
4.根据权利要求1所述的纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，其特征在于：所述的堇青石蜂窝陶瓷以合成堇青石为原料，加入粘合剂、烧失剂，依次经混合搅拌、练泥、挤出、干燥，在1280-1320℃烧制而成的蜂窝状陶瓷。
5.根据权利要求1所述的纳米生物质纤维增强低温脱硝催化剂的制作方法，其特征在于：所述的步骤D中，所述的高频声波由超声波振动子将电能转为机械能，实现震荡。
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