[发明专利]一种基于煤基炭的微波脱NOx催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微波脱NOx催化剂技术领域。具体涉及一种基于煤基炭的微波脱NOx催化剂及其制备方法。

背景技术

氮氧化物(以下简称NOx)是当今大气的主要污染物之一，是引起“雾霾”的元凶。它能破坏臭氧层，严重危害人类健康和生态环境。NOx的控制技术的开发和相关污染物治理已经成为当前经济和社会可持续发展所需要迫切解决的课题。

NOx主要来源于化石燃料燃烧产生的烟气(如焦炉烟气)中。随着经济的发展，化石类燃料的大量消耗导致NOx的排放急剧增加，已经严重超出NOx的环境容量，特别是焦炉烟气中NOx的控制是盲点。虽然人们研究出了选择性催化还原法(SCR)和选择性非催化还原法(SNCR)等烟气脱NOx技术，但这类方法由于存在成本较高、二次污染、反应温度高、能耗高、运行费用高等缺点已经不符合节能减排的时代要求。

微波脱硝法是脱除烟气中NOx的一种新型技术，主要利用微波场的“热点”效应，使加热体系中出现多个“热源”而加速反应速率，缩短反应时间。如“一种微波催化剂及其应用方法”(CN102407113A)专利技术，该技术采用金属锰负载于活性炭上，在350~400^oC对NOx具有较高的去除率；“一种微波间歇辐照活性炭脱硫脱硝的方法”(CN102489107A)专利技术，该技术得到的氧化铜和氧化锰负载于活性炭催化剂，反应温度为300~600^oC；“一种微波催化剂选择性还原反应脱硝方法”(CN102407071A)专利技术，该技术采用金属锰或氧化锰负载于活性炭催化剂，反应温度为400~600^oC；“一种利用微波辐射下的活性炭对锅炉烟气同时脱硫脱硝的方法”(CN101693162A)专利技术，该技术得到CuCl/活性炭作催化剂，反应温度为400~600^oC。这些技术都是用活性炭作为脱NOx催化剂的载体，成本较高、反应温度较高和需要预热，从而导致能耗高和不易推广使用。而焦炉烟气的温度为150~290^oC，且目前对焦炉烟气的微波低温催化脱NOx技术未见报道。

发明内容

本发明旨在克服现有技术缺陷，目的在于提供一种原料易得、操作简单、节能环保、成本低和易于工业化生产的基于煤基炭的微波脱NOx催化剂的制备方法，用该方法所制备的基于煤基炭的微波脱NOx催化剂能快速再生、重复使用、低温活性、处理时间短和脱NOx效率高。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案的具体步骤是：

步骤一、将煤基炭︰碱︰去离子水按质量比为1︰(1.5~4.5)︰(20~50)混合均匀，在25~30℃和80~150r/min的条件下搅拌15~30min，静置7~15h，去掉上层，取下层；然后用去离子水洗涤至中性，于90~120^oC条件下干燥10~18h，得到碱改性煤基炭。

步骤二、将所述碱改性煤基炭置于管式炉中，在氮气气氛和400~600^oC条件下煅烧2~6h，得到活性煤基炭。

步骤三、将所述活性煤基炭︰铁盐溶液按质量比为1︰(1.2~2)混合均匀，在25~30℃和50~100r/min的条件下搅拌20~30min，静置6~18h，得到悬浮液。

步骤四、先在25~30℃和40~80r/min搅拌条件下，按双氧水溶液︰悬浮液的体积比为1︰(3~7.5)将双氧水溶液匀速加入悬浮液中，匀速加入的时间为20~30min，加入双氧水后继续搅拌15~45min；然后陈化2~12h，在磁铁磁场中静置5~8min，分离，得到固体沉淀物；再将固体沉淀物用去离子水清洗至中性，在90~120^oC条件下干燥12~20h；最后在氮气气氛和300~500^oC条件下煅烧2~6h，制得基于煤基炭的微波脱NOx催化剂。

所述煤基炭为煤干馏过中产生的粉状颗粒物，粒径为1~10mm。

所述铁盐溶液为FeSO₄溶液、Fe(NO)₃溶液和FeCl₃溶液中的一种，浓度为0.1mol/L。

所述碱为氢氧化钠、氢氧化钾、醋酸钠和甲酸钠中的一种。

所述双氧水溶液的体积浓度为8~15%。

所述磁铁磁场的强度为0.2~0.4T。