CZ2009240A3 - Katalyzátor pro selektivní redukci oxidu dusíku na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby - Google Patents
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidu dusíku na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2009240A3 CZ2009240A3 CZ20090240A CZ2009240A CZ2009240A3 CZ 2009240 A3 CZ2009240 A3 CZ 2009240A3 CZ 20090240 A CZ20090240 A CZ 20090240A CZ 2009240 A CZ2009240 A CZ 2009240A CZ 2009240 A3 CZ2009240 A3 CZ 2009240A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- catalyst
- geopolymer
- transition metal
- production
- catalyst according
- Prior art date
Links
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 180
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 104
- 229920000876 geopolymer Polymers 0.000 title claims abstract description 96
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 40
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 30
- -1 transition metal cations Chemical class 0.000 claims abstract description 25
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 21
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 claims abstract description 13
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims abstract description 11
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 10
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 claims abstract description 10
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 7
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011591 potassium Substances 0.000 claims abstract description 6
- NYRAVIYBIHCEGB-UHFFFAOYSA-N [K].[Ca] Chemical compound [K].[Ca] NYRAVIYBIHCEGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 5
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000012765 fibrous filler Substances 0.000 claims abstract description 3
- HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M sodium;oxocalcium;hydroxide Chemical group [OH-].[Na+].[Ca]=O HUAUNKAZQWMVFY-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 3
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 35
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 24
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 3
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000003179 granulation Effects 0.000 abstract description 4
- 238000000465 moulding Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 abstract description 2
- 235000012907 honey Nutrition 0.000 abstract 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 34
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical group [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 8
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 7
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 4
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 4
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 4
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 3
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 3
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000264877 Hippospongia communis Species 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 4-(3,5-dimethylphenyl)-1,3-thiazol-2-amine Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C=2N=C(N)SC=2)=C1 MGWGWNFMUOTEHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002748 Basalt fiber Polymers 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910002089 NOx Inorganic materials 0.000 description 1
- MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N O.O.O.[Al] Chemical compound O.O.O.[Al] MXRIRQGCELJRSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N Ozone Chemical compound [O-][O+]=O CBENFWSGALASAD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N [Na].[Ca] Chemical compound [Na].[Ca] VEUACKUBDLVUAC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 238000003916 acid precipitation Methods 0.000 description 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229910001854 alkali hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001860 alkaline earth metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- RYTYSMSQNNBZDP-UHFFFAOYSA-N cobalt copper Chemical compound [Co].[Cu] RYTYSMSQNNBZDP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- 239000010881 fly ash Substances 0.000 description 1
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L lithium carbonate Chemical compound [Li+].[Li+].[O-]C([O-])=O XGZVUEUWXADBQD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N nitrate group Chemical group [N+](=O)([O-])[O-] NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N nitrogen dioxide Inorganic materials O=[N]=O JCXJVPUVTGWSNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 239000010970 precious metal Substances 0.000 description 1
- 229910021487 silica fume Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 239000002594 sorbent Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N tetrapotassium;silicate Chemical compound [K+].[K+].[K+].[K+].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] RLQWHDODQVOVKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Electrotherapy Devices (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidu dusíku na bázi geopolymeru obsahuje nejméne jeden druh katalyticky aktivního kationtového centra, a to kyselé protony a/nebo kationty prechodových kovu. Katalyzátor muže být tvarovaný, obsahovat prechodový kov med nebo kobalt. Zpusob výroby katalyzátoru spocívá v tom, že smes pred vytvrzením nebo vytvrzený geopolymer, obsahující alespon alkalický aktivátor a hlinitokremicitan, v sodné, draselné, draselnovápenaté nebo sodnovápenaté forme, v tvarovaném pevném nebo práškovém stavu se upraví pridáním roztoku obsahujícího kationy potrebné pro vytvorení katalyticky aktivních center. Muže se upravit iontovou výmenou. Zpusob výroby katalyzátoru muže být modifikován prídavkem roztoku kyseliny nebo roztoku soli prechodového kovu. Muže být též modifikován prídavkem roztoku amonné soli nebo prechodového kovu a následným zahríváním na teplotu nejméne 450 .degree.C v prostredí plynu obsahujícího 2 až 100 % obj. kyslíku. Zpusob výroby katalyzátoru muže být též modifikován prídavkem cásticového nebo vláknitého plniva, odlitím do forem nebo granulací.
Description
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru a způsob jeho výroby
Oblast techniky
Vynález se týká katalyzátoru na bázi geopolymeru pro selektivní katalytickou redukci oxidů dusíku a způsobu jeho výroby.
Dosavadní stav techniky
Symbol NOX se používá k označování směsi oxidu dusnatého (NO) a oxidu dusičitého (NO2). Směs NOX obsažená ve vzduchu se uplatňuje při tvorbě přízemního ozónu a kyselých dešťů a způsobuje širokou škálu vážných zdravotních a ekologických problémů (Appl. Cat. B 39 (4) (2002) 283). Hlavními zdroji směsi NOX vytvořenými lidskou činností jsou spalovací procesy ve spalovacích motorech, elektrárnách a v ostatních průmyslových, komerčních a domácích zařízeních spalujících paliva a také chemický průmysl, zejména výroba kyseliny dusičné, výroba hnojiv a rozklad dusičnanů. Směs NOX v odplynech ze spalovacích procesů vzniká oxidací molekulárního dusíku ze vzduchu za vysoké teploty a oxidací dusíkatých sloučenin obsažených v palivu. Při neúplné adsorpci směsi NOX při výrobě kyseliny dusičné může dojít ke zvýšení jejího obsahu v odplynech na 500 až 4000 ppm a tyto odplyny mohou unikat do ovzduší. Typickými příklady dalších průmyslových zdrojů emisí NOX jsou leštímy a mořímy kovů produkující NOX bohaté zejména naNO2.
Vzhledem k tomu, že NOX představují vysokou zátěž pro životní prostředí, jejich emise jsou omezeny zákonnými limity a případné nadlimitní emise musí být eliminovány.
Tradičním procesem používaným pro eliminaci emisí NOX je selektivní katalytická redukce NOX pomocí amoniaku (NH3-SCR-NOX). Od sedmdesátých let 20. století byl tento proces instalován zejména ve výrobnách kyseliny dusičné. V procesu NH3-SCR-NOX reagují oxidy dusíku s amoniakem jako redukčním činidlem. NH3 se adsorbuje na katalyzátoru a reaguje sNO a NO2 za vzniku molekulárního dusíku a vodní páry. Většina průmyslových instalací používá jako katalyzátor V2O5/A12O3, V2O5/T1O2 nebo V2O5-WO3/TiO2 ve formě extrudátů nebo voštin. Tyto katalyzátory jsou používány pro svoji ekonomickou nenáročnost a odolnost vůči kontaktním jedům. Hlavní chemické reakce, které se uplatňují v NH3-SCR-NOX, lze popsat rovnicemi:
• Φ • Φ
Φ Φ Φ • · 4
ΝΗ3 + 4 ΝΟ + Ο2 —> 4 Ν2 + 6 Η2Ο
ΝΗ3 + 4 ΝΟ + ΝΟ2 -+ 9/2 Ν2 + 6 Η2Ο
ΝΗ3 + 3 ΝΟ2 -► 7/2 Ν2 + 6 Η2Ο (1) (2) (3)
Tyto reakce naznačují převážně stechiometrii 1 : 1 pro NH3 a NO a uplatnění kyslíku v reakcích.
Přes mimořádnou spolehlivost těchto katalyzátorů vyvstává potřeba nové generace katalyzátorů zejména pro omezení jejich toxicity používaných katalyzátorů náhradou vanadu za ekologicky méně zatěžující látky.
Vedle průmyslově používaného procesu NH3-SCR-NOX využívajícího katalyzátory na bázi vanadu byly pro tento proces navrženy katalytické systémy na bázi platiny a jiných vzácných kovů (Catalysis Today 100 (3-4) (2005) pp. 321-325) a katalyzátory na bázi niklu, kobaltu a železa (patent US5106602), ceru (Applied Catalysis A: Generál 165 (1-2) (1997) pp. 15-34), manganu (patentový spis US2006159607) a jiné (patent US5879645). Pro odstranění NOX byla navržena i nekatalytická redukce NOX. Tyto postupy však nenacházejí praktické uplatnění z důvodu úzkého rozsahu pracovních teplot, nutnost použití vysokých teplot nebo nízké aktivity.
Jako praktické řešení dostupné na trhu se jeví zeolitické katalyzátory především s obsahem Cu (patent CZ284749) a Fe (patentový spis EP0299294). Tyto systémy jsou minimálně toxické při zachování vysoké aktivity. Nevýhodou těchto katalyzátorů je, že vyžadují použití vysoce strukturovaných materiálů pro zachování vysoké redoxní aktivity.
Jako žádoucí se tak jeví použití robustního a levnějšího materiálu s nižší náročností na strukturní vlastnosti při zachovám jeho katalytické aktivity. Pro tento účel je proto navrhován geopolymer. Termín geopolymer byl zaveden v roce 1979 Davidovitsem. Jedná se o anorganické materiály připravované obvykle reakcí různých typů hlinitokřemičitanů s hydroxidy, uhličitany nebo křemičitany alkalických kovů a kovů alkalických zemin. Výsledkem je amorfní nebo semikrystalický monolitický materiál vykazující vysokou pevnost a odolnost vůči vysokým teplotám a chemikáliím. Příprava geopolymerů, na rozdíl od syntézy krystalických hlinitokřemičitanů nebolí zeolitů, probíhá za normální nebo mírně zvýšené teploty a za normálního tlaku, přičemž dochází k vytvrzení celého objemu reakční směsi. Ačkoliv způsoby přípravy geopolymerů s použitím různých zdrojů hliníku a křemíku jsou jíž známy, využití těchto nebo • · « ·· · · • · · · · · • φ · · · ·· ····· ♦ ·φ ··· • · · ·· «· * 9** Φ podobných materiálů vzniklých alkalickou aktivací pro katalytické procesy nebylo doposud popsáno. Pro sjednocení pojmů budou všechny materiály na bázi hlinitokřemičitanů, které vznikly jejich alkalickou aktivaci a následným vytvrzením reakční směsi v celém objemu, označovány jako geopolymery pro odlišení od ostatních amorfních hlinitokřemičitanů.
Je popsáno použití geopolymerů jako stavebního (patenty FR2490626, US4509985) a konstrukčního (patenty US4888311, US5798307) materiálu, dále je popsáno využití geopolymerů pro solidifikaci nebezpečných odpadů, především různých přechodových kovů (patent US4859367) a použití geopolymerů jako sorbentů kationtů z odpadních vod (Joumal of Colloid and Interface Science 300 (2006) 52-59). Poslední dvě oblasti použití geopolymerů se týkají nevratného zachycování kationtů přechodových kovů v geopolymemí struktuře, nikoliv jejich použití v katalytických procesech.
Kromě katalyzátorů na bázi krystalických hlinitokřemičitanů neboli zeolitů jsou známy katalyzátory na bázi amorfních hlinitokřemičitanů. Například v patentu US5503818 je popsán převážně amorfní hlinitokřemičitanový katalyzátor, který se vyrábí smícháním zdroje oxidu křemíku, oxidu hliníku a alkalického kovu. Jeho syntéza probíhá za hydrotermálních podmínek a následný produkt se separuje z vodného roztoku. Nevýhoda tohoto způsobu spočívá v nutností provádět přípravu katalyzátoru za hydrotermálních podmínek a potřebě separovat výsledný produkt z reakční směsi.
V patentu RU2205685 je popsán způsob výroby vysokoporézního pevného hlinitokřemičitanového kompozitu jako absorbentu nebo nosiče katalyzátoru smícháním montmorilonitu a amorfního oxidu hlinitého a úpravě této směsi v kyselině dusičné. Nevýhoda tohoto způsobu spočívá ve složitosti opracování výchozích složek a nutnosti kalcinace konečného produktu pro dosažení požadovaných mechanických vlastností.
V patentovém spise EP 1409432 je popsán modifikovaný geopolymemí materiál, který může obsahovat jeden nebo více multivalentních kationtů z 2., 3., 4., 5., 6., 11., 12., 13., 14., 15. nebo 16. skupiny periodické tabulky. Z popisu vynálezu však dále vyplývá, že uvedené kationty slouží především ke stabilizaci a propojení geopolymemí struktury, a tedy jsou spíše zabudovány do geopolymemí struktury a nenacházejí se v kationtových pozicích.
V patentovém spise EP 1879740 je popsán kompozitní geopolymemí materiál s nízkým koeficientem teplotní roztažnosti, vhodný například pro výrobu honecombu nebo voštin neboli tvarovaného nosiče katalyzátoru. Není však popsáno přímé použití tohoto materiálu jako kata lyzátoru ani přidání kationtů přechodových kovů. Další nevýhodou je, že pro zachovaní rozměrové stability je nutná kalcinace konečného produktu.
Výše uvedené nevýhody alespoň z části odstraňuje katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru a způsob jeho výroby podle vynálezu.
Podstata vynálezu
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že geopolymer obsahuje nejméně jeden druh katalyticky aktivního kationtového centra z výčtu, obsahujícího kyselé protony a kationty přechodových kovů.
Výhodný katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že geopolymer je tvarovaný.
Další výhodný katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že přechodovým kovem je měď nebo kobalt.
Způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že směs o konzistenci z výčtu, zahrnujícího směs před vytvrzením a vytvrzený geopolymer, obsahující alespoň dvě složky, a to alespoň jeden alkalický aktivátor a alespoň jeden hlinitokřemičitan, se upraví alespoň přidáním alespoň jednoho činidla, kterým je roztok obsahující kationy potřebné pro vytvoření katalyticky aktivních center.
Další výhodný způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že směs o konzistenci vytvrzený geopolymer v alespoň jedné formě z výčtu, obsahujícího sodnou, draselnou, draselnovápenatou a sodnovápenatou formu, a v alespoň jednom stavu z výčtu, obsahujícího tvarovaný pevný stav a práškový stav, se upraví alespoň iontovou výměnou.
Další výhodný způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že další úprava spočívá v přídavku roztoku kyseliny.
Další výhodný způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že další úprava spočívá v přídavku roztoku soli alespoň jednoho přechodového kovu.
Další výhodný způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopo·« · lymeru je charakterizován tím, že další úprava spočívá v přídavku roztoku amonné soli a v zahřívání na teplotu nejméně 450 °C v prostředí plynu obsahujícího 2 až 100 % obj, kyslíku za vzniku katalyzátoru obsahujícího kyselé protony.
Další výhodný způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že další úprava spočívá v přídavku roztoku amonné soli a v přídavku roztoku soli alespoň jednoho přechodového kovu a následném zahřívání na teplotu nejméně 450 °C v prostředí plynu obsahujícího 2 až 100 % obj. kyslíku.
Další výhodný způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že ke směsi o konzistenci před vytvrzením se přidají jako další činidlo katíonty nejméně jednoho přechodového kovu ve formě soli.
Další výhodný způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že ke směsi o konzistenci před vytvrzením se přidá jako další složka nejméně jedno plnivo z výčtu, obsahujícího částicová plniva a vláknitá plniva.
Další výhodný způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že další úprava spočívá v nalití směsi do forem.
Další výhodný způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru je charakterizován tím, že další úprava spočívá v granulaci směsi.
Bylo zjištěno, že připravené geopolymery, obsahující kationty alkalických kovu nebo kovů alkalických zemin, například sodík, draslík a vápník, lze iontovou výměnou kvantitativně převést do amonné, kyselé nebo kationtové formy, kde kationtem je kationt přechodového kovu. Dále bylo zjištěno, že vlastnosti těchto kationtů přechodových kovů v amorfní geopolymemí mřížce odpovídají vlastnostem kationtů přechodových kovů v kationtových pozicích v krystalických hlinitokřemičitanech neboli zeolitech. V případě, že se kationt přechodového kovu přidá do směsi obsahující alkalický aktivátor a reaktivní hlinitokřemičitan, kterým může být jakákoliv reaktivní kaolinová surovina kalcinovaná při teplotě 550 až 800 °C, například metakaolin, kalcinovaný lupek nebo jiné reaktivní hlinitokřemičitany, například vysokopecní struska, popílek, mikrosilika apod., pak výsledná geopolymemí struktura rovněž obsahuje část přidaných přechodových kovů v kationtových pozicích.
Na rozdíl od zeolitů se geopolymery vyznačují vysokou teplotní odolností, přičemž nedochází ke kolapsu struktury, což je známo v případě zeolitů. Další výhodou geopolymerů je možnost φφφφ • · · · · · · · · · φ φ φφφφ φφφφ φ · φ φ φφφφ « φ φ φφφ φφ φφφ φφ φ φφφ * · φ φφφφ přípravy jakéhokoliv tvaru včetně složitých, například litím do forem, čímž odpadá nutnost provádět následnou kompaktaci katalyticky aktivního materiálu s pojivém extrudací, tabletováním apod. Pro výrobu katalyzátorů v klasické formě granulí je výhodná granulace například na granulačním talíři. Vzhledem k podstatně nižšímu měrnému povrchu geopolymerů oproti zeolitům je použití katalyzátorů na bázi geopolymerů vhodné především v procesech, ve kterých lze nahradit katalyzátory na bázi oxidů se srovnatelným povrchem.
Příklady provedení vynálezu
Příklad 1
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymerů obsahující kyselé protony a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymerů s molárním poměrem SiO2 : A12O3 = 3,6 : 1 obsahuje kyselé protony v množství odpovídajícím obsahu hliníku ve struktuře geopolymerů.
Výchozí geopolymer v sodné formě byl připraven smícháním 10 g metakaolinu - kalcinovaných odprašků kaolinu o obsahu 43,5 % hmotn. A12O3 a 53,7 % hmotn. SiO2 se 14 g alkalického aktivátoru, který sestával ze 12,2 g sodného vodního skla o obsahu 31,95 % SiO2 a 17,73 % Na2O, 1,1 g 49,38% roztoku NaOH a 0,7 g vody. Molámí poměry ve směsi pro přípravu geopolymerů byly tedy následující: SiO2: A12O3 = 3,6 : 1, Na2O : A12O3 = 1 : 1, Na2O : SiO2 = 0,27 : 1 a H2O : Na2O = 10 : 1. Vytvrzování probíhalo po dobu 48 hodin při teplotě 60 °C a poté 7 dní při laboratorní teplotě za vzniku výchozího geopolymerů v sodné formě. Poté byl geopolymemí monolit rozetřen na prášek.
Iontová výměna dvou gramů sodné formy geopolymerů probíhala za laboratorní teploty ve 100 ml 0,1 M roztoku NH4NO3 po dobu 24 hodin, poté byl geopolymer v amonné formě promyt destilovanou vodou, odfiltrován, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu při teplotě 450 °C po dobu 2 hodin, čímž byl získán katalyzátor obsahující kyselé protony.
Příklad 2
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymerů obsahující měď a způsob jeho výroby:
aa · ···· • μ * · · · · a a · a · a · · ♦ a aa * a a a a a aaaa a a aaaa • · aaa a aa »a« a aa a aa ··
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru s molárním poměrem
S1O2: AI2O3 = 3,7 :1 obsahuje 9,3 % hmotn. Cu.
Geopolymer v amonné formě připravený dle úvodní části příkladu 1 byl následně převeden do mědnaté formy iontovou výměnou tak, že 2 g geopolymeru v amonné formě byly přidány do
100 ml 0,1 M roztoku Cu(NO3)2. Roztok byl míchán 24 hodin při laboratorní teplotě.
Poté byl geopolymer v amonné formě obsahující kationty mědi promyt destilovanou vodou, odfiltrován, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu při teplotě 450 °C po dobu 2 hodin, čímž byl získán katalyzátor obsahující kationty mědi a kyselé protony.
Příklad 3
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru obsahující měď a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru s molárním poměrem
S1O2: AI2O3 = 3,8 :1 obsahuje 17,5 % hmotn, Cu.
Výchozí geopolymer v draselnovápenaté formě byl připraven smícháním směsi obsahující g kalcinovaných odprašků lupku a 40 g mleté granulované vysokopecm strusky se 72 g draselného vodního skla o obsahu 20,1 % SiO2 a 19,7 % K2O. Molární poměry v reakční směsi byly následující: S1O2: A12O3 = 3,8 :1, K2O : A12O3 = 0,6 : 1, K2O : SiO2 = 0,16 : 1,
H2O : K2O = 16,5 :1. Vytvrzování probíhalo po dobu 14 dní při laboratorní teplotě, poté byl geopolymemí monolit rozetřen na prášek.
Iontová výměna 2 g draselnovápenaté formy geopolymeru probíhala za laboratorní teploty ve
100 ml 0,lM roztoku NH4NO3 po dobu 24 hodin za vzniku geopolymeru v amonné formě.
Poté byly 2 g geopolymeru v amonné formě přidány do 100 ml 0,1 M roztoku Cu(NO3)2.
Suspenze byla míchána 24 hodin při laboratorní teplotě, poté byl geopolymer v amonné formě obsahující kationty mědi promyt destilovanou vodou, odfiltrován, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu při teplotě 450 °C po dobu 2 hodin, čímž byl získán katalyzátor obsahující kationty mědi a kyselé protony.
Pro testování aktivity katalyzátorů při redukci NOX amoniakem v plynné fázi byla použita průtoková aparatura umožňující kontrolu složení reakční směsi NO, NO2 (NOX), O2 a NH3 • ΦΦΦ φ · · · · · · · • · · φ · · φ · · φ φ · · · ·Φ·Φ · · · «· • φ φφφ φφ φ • ΦΦΦ φφ φ φφ φφ s He jako inertním mediem. Plyny byly dávkovány pomocí regulačních průtokoměrů AAlborg na vstupu do mikroreaktoru. Reaktor s pevným ložem granulovaného katalyzátoru byl vyhříván na reakční teplotu v rozsahu 180 až 450 °C. Reakční směs vystupující z reaktoru byla analyzována v „on-line uspořádání. Koncentrace NOX a NH3 byla monitorována pomocí analyzátoru NOx/NH3 Limas 11 firmy ABB Automation products GmbH. Katalyzátory na bázi geopolymerů obsahujících kyselé protony a měď byly testovány při celkovém průtoku reakční směsi 350 mimin’1, při koncentraci 2,5 % obj. O2, 0,1 % obj. NO a 0,1 % obj. NH3. Navážka katalyzátoru 50 mg odpovídala objemovému zatížení 210 000 h'1. Výsledky katalytických testů jsou shrnuty v tabulce I.
Tabulka I
| Katalyzátor | Konverze NOX (%) | |||||||
| Teplota (°C) | 180 | 200 | 230 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 |
| Příklad 1 | 0 | 0 | 0 | 0 | 1,4 | 29,6 | 42,8 | 46,9 |
| Příklad 2 | 0,4 | 0,6 | 3,3 | 31,7 | 66,1 | 81,2 | 85,6 | 83,0 |
| Příklad 3 | 6,3 | 14,7 | 34,1 | 46,3 | 41,5 | - | - | - |
Z výsledků v tabulce I vyplývá, že všechny katalyzátory vykazují aktivitu v selektivní redukci oxidů dusíku pomocí amoniaku. Katalyzátor obsahující kyselé protony (příklad 1) je aktivní především při teplotách nad 350 °C. Katalyzátor obsahující měď na bázi výchozího geopolymeru v sodné formě (příklad 2) je aktivní při teplotách od 250 °C a vykazuje vysokou aktivitu při teplotách nad 350 °C a katalyzátor obsahující měď na bázi výchozího geopolymerů v draselnovápenaté formě (příklad 3) vykazuje určitou aktivitu již při teplotě 200 °C. Katalyzátor obsahující pouze sodíkové kationty nevykazuje téměř žádnou aktivitu v celém zkoumaném intervalu teplot.
Konverze NOX na dusík při navážce katalyzátoru 175 mg odpovídající objemovému zatížení 60 000 h’1 při celkovém průtoku reakční směsi 350 ml.min*1 a koncentraci 2,5% obj. O2, 0,1 % obj. NO a 0,1 % obj. NH3 jsou shrnuty v tabulce II.
Tabulka II
| Katalyzátor | Konverze NOX (%) | |||||||
| Teplota (°C) | 180 | 200 | 230 | 250 | 300 | 350 | 400 | 450 |
| Příklad 1 | 0 | 0 | 0 | 2 | 5 | 87 | 99,5 | 99,5 |
| Příklad 2 | 1,5 | 2,5 | 10,0 | 95,2 | 99,5 | 99,5 | 95,0 | 93,0 |
| Příklad 3 | 23,5 | 52,2 | 99,8 | 99,2 | 98,2 | - | - | - |
• ··* · ♦· ♦· • · · · ·« • ♦ · * · · ·» • · · I·»· · · *· ·· ·· · · · · ·· « · « * · * · · ♦
Z výsledků v tabulce II vyplývá, že při zatížení 60 000 h'1 všechny katalyzátory vykazují vysokou konverzi NOX. Konverzi NOX nad 95 % poskytuje v teplotní oblasti 400 až 450 °C katalyzátor obsahující kyselé protony (příklad 1), v teplotní oblasti 250 až 400 °C katalyzátor obsahující měď na bázi výchozího geopolymeru v sodné formě (příklad 2) a v teplotní oblasti 230 až 300 °C katalyzátor obsahující měď na bázi výchozího geopolymeru v draselnovápenaté formě (příklad 3),
Příklad 4
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru obsahující kobalt a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru s molárním poměrem SÍO2: AI2O3 = 3,8:1 obsahuje 8,5 % hmotn. Co.
Geopolymer v amonné formě připravený dle úvodní části příkladu 3 byl převeden do kobaltnaté formy iontovou výměnou dvou gramů geopolymeru ve 100 ml 0,lM roztoku Co(NO3)2. Suspenze byla míchána 24 hodin při laboratorní teplotě, poté byl geopolymer v amonné formě obsahující kationty kobaltu promyt destilovanou vodou, odfiltrován, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu při teplotě 550 °C po dobu 2 hodin, čímž byl získán katalyzátor obsahující kationty kobaltu a kyselé protony.
Příklad 5
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru obsahující měď a kobalt a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru s molárním poměrem S1O2: AI2O3 = 3,8 : 1 obsahuje 8,3 % hmotn. Cu a 4,5 % hmotn. Co.
Geopolymer v amonné formě připravený dle úvodní části příkladu 3 byl převeden do formy obsahující meď a kobalt iontovou výměnou dvou gramů geopolymeru ve směsí 50 ml 0,1 M roztoku Co(NO3)2 a 50 ml 0,lM roztoku Cu(NO3)2. Suspenze byla míchána 24 hodin při laboratorní teplotě, poté byl geopolymer v amonné formě obsahující kationty mědi a kobaltu promyt destilovanou vodou, odfiltrován, sušen na vzduchu a následně zahříván v proudu vzduchu při teplotě 550 °C po dobu 2 hodin, čímž byl získán katalyzátor obsahující kationty ♦ φφφφ φφ · ·· φφ ·· · · · · · · φ φ · · φ « · φφφφ • * ·« φ · I · · · · φ ·«φ φφ · φ · · φ φ • φ φ ♦ φφ · φφ φφ mědi a kobaltu a kyselé protony.
Příklad 6
Granulovaný katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru obsahující kyselé protony a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru s molárním poměrem SÍO2: AI2O3 — 3,8:1 obsahuje kyselé protony v množství odpovídajícím obsahu hliníku ve struktuře granulovaného geopolymeru.
K 500 g směsi pro přípravu výchozího draselnovápenatého geopolymeru dle příkladu 3 bylo přidáno 1000 g mletého písku o velikosti částic < 80 pm. Výsledná sypká směs se granuluje na granulačním talíři s postupným přidáváním 37 g vody. Bodová pevnost granulí po 28 dnech vytvrzování při laboratorní teplotě byla 78 N. Granule o velikosti 0,5 až 1 mm byly ponořeny do 1M roztoku HNO3 na dobu 24 hodin, poté promyty destilovanou vodou a sušeny na vzduchu, čímž byl získán granulovaný katalyzátor obsahující kyselé protony. Vybarvení zrn katalyzátoru v univerzálním indikátoru Čůta-Kámen prokázalo úspěšnost iontové výměny do kyselé formy.
Příklad Ί
Granulovaný katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru obsahující kyselé protony a měď a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru s molárním poměrem S1O2: AI2O3 = 3,8 : 1 obsahuje 4,3 % hmotn. Cu a kyselé protony.
Granule katalyzátoru na bázi geopolymeru obsahujícího kyselé protony připravené dle příkladu 6 byly ponořeny do 0,lM roztoku Cu(NO3)2 na dobu 24 hodin, poté byly promyty destilovanou vodou a sušeny na vzduchu, čímž byl získán granulovaný katalyzátor obsahující kationty mědi a kyselé protony.
Příklad 8
Granulovaný katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru obsahující měď a způsob jeho výroby:
• φφφ ·· ···· a»·· • · Φ · · « φ φ Φ Φ • · φ φ φ···* · · Φ φφφ « · · · * · · φ φφφ · φ« φ Φ Φ φφ
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru s molárním poměrem SiO2: AI2O3 = 3,8 : 1 obsahuje 0,3 % hmotn. Cu.
Výchozí geopolymer v sodnovápenaté formě byl připraven smícháním směsi obsahující 155 g kalcinovaných odprašků lupku a 135 g mleté granulované vysokopecní strusky se 225 g sodného vodního skla o obsahu 20,1 % SiO2 a 13,0 % Na2O. Molámí poměry v reakční směsi byly následující: SiO2: A12O3 = 3,8 : 1, Na2O : AI2O3 = 0,6 : 1, Na2O : SiO2 = 0,16 : 1, H2O:Na2O- 16,5 :1. Ktéto směsí bylo přidáno 1000 g mletého písku o velikosti částic < 80 ptn. Sypká směs se granuluje na granulačním talíři s postupným přidáváním 57 g roztoku Cu(NC>3)2 ve vodném roztoku amoniaku, čímž byl získán granulovaný katalyzátor obsahující kationty mědi. Bodová pevnost granulí po 28 dnech vytvrzování při laboratorní teplotě byla 53 N.
Příklad 9
Tvarovaný vyztužený katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru obsahující měď a způsob jeho výroby:
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru s molárním poměrem SiO2: AI2O3 = 3,8 :1 obsahuje 0,42 % hmotn. Cu.
K 500 g směsi pro přípravu výchozího geopolymeru dle příkladu 8 bylo přidáno 500 g mletého písku o velikosti částic < 80 pm a 50 g sekaných čedičových vláken o délce 3 až 6 mm a nakonec 53 g roztoku Cu(NO3)2 ve vodném roztoku amoniaku. Kašovitá směs se nalije do forem, vibruje se na vibračním stole a vytvrzuje se po dobu minimálně 14 dní při laboratorní teplotě, čímž byl získán tvarovaný a vlákny vyztužený katalyzátor obsahující kationty mědi.
Průmyslová využitelnost
Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru podle vynálezu je průmyslově využitelný pro odstraňování oxidů dusíku z odpadních plynů jejich selektivní redukcí amoniakem. Způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru podle vynálezu je průmyslově využitelný při výrobě granulovaných nebo jinak tvarovaných katalyzátorů pro selektivní redukci oxidů dusíku a katalyzátorů vyztužených vlákny.
Claims (14)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru, vyznačující se tím, že geopolymer obsahuje nejméně jeden druh katalyticky aktivního kationtového centra z výčtu, obsahujícího kyselé protony a kationty přechodových kovů.
- 2.
- 3.Katalyzátor podle nároku 1, vyznačující se tím, že geopolymer je tvarovaný.Katalyzátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že přechodovým kovem je měď.
- 4. Katalyzátor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že přechodovým kovem je kobalt.
- 5. Způsob výroby katalyzátoru pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru, vyznačující se tím, že směs o konzistenci z výčtu, zahrnujícího směs před vytvrzením a vytvrzený geopolymer, obsahující alespoň dvě složky, a to alespoň jeden alkalický aktivátor a alespoň jeden hlinitokřemičitan, se upraví alespoň přidáním alespoň jednoho činidla, kterým je roztok obsahující kationy potřebné pro vytvoření katalyticky aktivních center.
- 6. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 5, vyznačující se tím, že směs o konzistenci vytvrzený geopolymer v alespoň jedné formě z výčtu, obsahujícího sodnou, draselnou, draselnovápenatou a sodnovápenatou formu, a v alespoň jednom stavu z výčtu, obsahujícího tvarovaný pevný stav a práškový stav, se upraví alespoň iontovou výměnou.
- 7. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 6, vyznačující se tím, že další úprava spočívá v přídavku roztoku kyseliny.
- 8. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 7, vyznačující se tím, že další úprava spočívá v přídavku roztoku soli alespoň jednoho přechodového kovu.
- 9. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 6, vyznačující se tím, že další úprava spočívá v přídavku roztoku amonné soli a v zahřívání na teplotu nejméně 450 °C v prostředí plynu obsahujícího 2 až 100 % obj. kyslíku za vzniku katalyzátoru obsahujícího kyselé protony.• •Φ* ·· ·· «· · · · · φ · ·« φ φ · · φ φ φ «· φ « · φ · φ φφφφ φ φ φΦ·· • « · · · φ φφ «ΦΦ · Μ · Μ φ*
- 10. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 6, vyznačující se tím, že další úprava spo- čívá v přídavku roztoku amonné soli a v přídavku roztoku soli alespoň jednoho přechodového kovu a následném zahřívání na teplotu nejméně 450 °C v prostředí plynu obsahujícího 2 až 100 % obj. kyslíku.
- 11. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 5, vyznačující se tím, že ke směsi o kon- zistenci před vytvrzením se přidají jako další činidlo kationty nejméně jednoho přechodového kovu ve formě soli.
- 12. Způsob výroby katalyzátoru podle nároků 5 nebo 11, vyznačující se tím, že ke směsi o konzistenci před vytvrzením se přidá jako další složka alespoň jedno plnivo z výčtu, obsahujícího částicová plniva a vláknitá plniva.
- 13. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 12, vyznačující se tím, že další úprava spočívá v nalití směsi do forem.
- 14. Způsob výroby katalyzátoru podle nároku 12, vyznačující se tím, že další úprava spočívá v granulaci směsi.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2009-240A CZ304551B6 (cs) | 2009-04-17 | 2009-04-17 | Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru a způsob jeho výroby |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2009-240A CZ304551B6 (cs) | 2009-04-17 | 2009-04-17 | Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru a způsob jeho výroby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2009240A3 true CZ2009240A3 (cs) | 2010-10-27 |
| CZ304551B6 CZ304551B6 (cs) | 2014-07-02 |
Family
ID=42994228
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2009-240A CZ304551B6 (cs) | 2009-04-17 | 2009-04-17 | Katalyzátor pro selektivní redukci oxidů dusíku na bázi geopolymeru a způsob jeho výroby |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ304551B6 (cs) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107456970A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-12-12 | 浙江大学 | 一种二元或三元金属负载于地聚物的催化剂及其制备方法和在化学热泵中的应用 |
| CN111250039A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-09 | 常熟理工学院 | 利用凝灰岩制备羟基磷灰岩功能化地质聚合物吸附剂的方法 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ305861B6 (cs) * | 2014-06-27 | 2016-04-13 | Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR, v. v. i. | Katalyzátor pro selektivní katalytickou redukci oxidů dusíku, způsob jeho výroby a použití |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3691101A (en) * | 1970-06-05 | 1972-09-12 | Exxon Research Engineering Co | High activity zeolite catalysts and their preparation |
| MX168309B (es) * | 1990-12-10 | 1993-05-17 | Mobil Oil Corp | Composicion de material cristalino, poroso, sintetico y metodo para su sintesis |
| ES2145693B1 (es) * | 1998-02-16 | 2001-03-16 | Consejo Superior Investigacion | Sintesis de zeolitas a partir de residuos de combustion mediante microondas. |
| WO2008006244A1 (en) * | 2006-07-04 | 2008-01-17 | Dalian Institute Of Chemical Physics Chinese Academy Of Sciences | Oxidation catalyst |
| CZ2008209A3 (cs) * | 2008-04-03 | 2009-10-14 | Rokospol A.S. | Náterová a/nebo stavební hmota k úprave predmetu a staveb s fotokatalytickým a samocisticím úcinkem |
-
2009
- 2009-04-17 CZ CZ2009-240A patent/CZ304551B6/cs not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107456970A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-12-12 | 浙江大学 | 一种二元或三元金属负载于地聚物的催化剂及其制备方法和在化学热泵中的应用 |
| CN111250039A (zh) * | 2020-03-13 | 2020-06-09 | 常熟理工学院 | 利用凝灰岩制备羟基磷灰岩功能化地质聚合物吸附剂的方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ304551B6 (cs) | 2014-07-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5576023B2 (ja) | 石炭燃焼公共施設のためのアンモニア酸化触媒 | |
| AU755129B2 (en) | Catalyst based on ferrierite/iron for catalytic reduction of nitrous oxide content in gases, method for obtaining same and application | |
| AU668614B2 (en) | Process for removing nitrogen oxides from oxygen rich exhaust gas | |
| JPH07509657A (ja) | ゼオライトを使用してリーンバーン内燃機関排気ガスにおける自動車のＮＯ↓ｘ排出物を還元する方法 | |
| RU2258030C2 (ru) | Катализатор для разложения n2o его применение, а также способ его получения | |
| EP0462598B1 (en) | Transition metal-containing zeolite having high hydrothermal stability, production method thereof and method of using same | |
| CN106334577A (zh) | 一种Mo改性Cu‑SSZ‑13催化剂的制备方法 | |
| JPH0242536B2 (cs) | ||
| JPH0714484B2 (ja) | 窒素酸化物還元触媒 | |
| JPH08195B2 (ja) | 燃焼排気ガスの窒素酸化物含有量を減少させる触媒 | |
| CZ2009240A3 (cs) | Katalyzátor pro selektivní redukci oxidu dusíku na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby | |
| CN101797505B (zh) | 一种脱硫脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CN100528345C (zh) | 脱硝催化剂及其制备方法 | |
| CZ2009870A3 (cs) | Katalyzátor pro úplnou oxidaci tekavých organických látek na bázi geopolymeru a zpusob jeho výroby | |
| CZ304552B6 (cs) | Regulační zařízení zamezující elektrickému šoku u přístrojů využívajících elektroléčbu k léčení a způsob zamezení tohoto elektrického šoku | |
| JP2008531267A (ja) | 骨格シリケートを基礎とし触媒的に作用する鉱物の製造方法 | |
| JPS6312348A (ja) | アンモニアによる窒素酸化物の接触還元用触媒 | |
| Gasca-Tirado et al. | Alkali-activated materials for catalytic air pollution control | |
| CN118491558A (zh) | 抗钾、硫复合中毒的脱硝分子筛催化剂及其制备方法和应用 | |
| JPH01245852A (ja) | 脱硝触媒の製造方法 | |
| JPH03101837A (ja) | 窒素酸化物の分解触媒の製造方法 | |
| JPS609863B2 (ja) | 排ガス処理用触媒の製造方法 | |
| JPH03127629A (ja) | 窒素酸化物の直接接触分解触媒 | |
| US7462576B2 (en) | Automobile exhaust gas purifying combustion catalysts | |
| JPS6129776B2 (cs) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20150417 |