[发明专利]一种脱硝除尘一体化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及催化脱硝领域，尤其涉及的是一种脱硝除尘一体化材料及其制备方法。

背景技术

我国能源结构中，主要以煤炭能源为主，燃烧煤炭就会产生氮氧化物，氮氧化物(NO_x)主要包括NO、NO₂、N₂O等，不仅会形成酸雨，还能导致化学烟雾，危害人类健康。而火电厂、水泥厂是排放氮氧化物的大户，是造成大气污染的主要污染源之一。随着控制排放法规的日趋完善，NO_x造成空气污染越来越引起人们的重视。目前，控制NO_x排放的措施大致分为两类：一类是燃烧控制技术，即通过各种技术手段，抑制或还原燃烧过程中的NO_x，达到降低NO_x排放的目的；另一类是烟气净化技术，即脱除烟气中的NO_x。烟气脱氮技术有湿法脱氮、催化分解法、固体吸附法、液体吸收法、等离子活化法、微生物法、选择性非催化还原(SNCR)法和选择性催化还原(SCR)法等。其中SCR法目前被认为是最好的烟气脱硝技术，具有较高的脱硝效率(可达90％)，且技术较为成熟，无二次污染，在国内外得到越来越多的应用。SCR法是在某些特定催化剂的作用下，用氨(或其他还原剂)选择性的将NOx还原为N₂和H₂O的方法，其主要反应如下：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O

催化剂是SCR烟气脱硝系统中最核心的部件，其性能好坏直接影响SCR烟气脱硝系统的整体脱硝效果。脱硝催化剂运行过程中，由于烟气中含有大量的烟尘，烟尘在催化剂表面沉积从而导致催化活性降低。

为了减少灰尘对催化剂使用周期的影响，SCR系统经常布置于除尘器之后，但仍有少量的细微颗粒不能被除尘器收集而在催化剂表面沉积，从而导致催化剂活性降低。因此，具有高效的除尘脱硝催化剂对于尾气处理具有十分重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对单纯脱硝催化剂存在的缺陷，提供了一种脱硝除尘一体化材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种脱硝除尘一体化材料，是以多孔无机陶瓷膜为载体，将V₂O₅、TiO₂负载于载体表面，得到脱硝除尘一体化材料；其中，多孔无机陶瓷膜的质量百分比为70％，其余为V₂O₅、TiO₂；V₂O₅、TiO₂中V₂O₅与TiO₂的质量比为1:3-1:5。

所述的脱硝除尘一体化材料的制备方法，其步骤如下：

步骤(1)：将含有粘结剂的陶瓷粉体研磨均匀后，置于直径为10cm的圆柱形磨具中，用压片机在压力为9MPa的条件下压制成膜片；然后将膜片在马弗炉中烧结，烧结温度为1250℃，烧结时间为150min，即得到多孔无机陶瓷膜支撑体；

步骤(2)：室温下将步骤(1)制备的无机陶瓷膜支撑体放入硫酸氧钛溶液中，在搅拌条件下向硫酸氧钛溶液中加入尿素和十二烷基苯磺酸钠，加热溶液至100℃，在此温度下反应120min，然后将溶液冷却至室温，取出陶瓷膜支撑体，在普通鼓风干燥箱中80℃条件下干燥8h；然后在马弗炉中600℃下煅烧2h；

步骤(3)：在室温下在去离子水中加入偏钒酸铵，使用恒温磁力搅拌直至溶解，将步骤(2)得到的无机陶瓷膜放入所述溶液中，在恒温条件下搅拌30min，然后在普通鼓风干燥箱中100℃条件下干燥5h；然后在马弗炉中500℃下煅烧2h，即得到脱硝除尘一体化材料。

所述的制备方法，步骤(1)中，所述陶瓷粉体的平均粒径为0.5μm；所述陶瓷粉体为氧化铝；所述粘结剂为聚乙二醇，粘结剂的加入量是陶瓷粉体质量的8％。

所述的制备方法，步骤(2)中，硫酸氧钛与尿素的物质的量的比为1:1-1:4；加入的十二烷基苯磺酸钠的质量为硫酸氧钛溶液中钛液浓度质量分数的0.5％-1.5％；其中，钛液浓度按TiO₂计算。