[发明专利]一种混合非金属矿粘土负载γ‑MnO2低温脱硝催化剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于脱硝催化领域，尤其是涉及一种混合非金属矿粘土负载γ-MnO₂低温脱硝催化剂。

背景技术

氨气选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)被认为是目前国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术，该方法具有无副作用，不形成二次污染，装置结构简单，脱除率高等优点。但目前使用的V-W-Ti系列商用催化剂，存在载体TiO₂价格昂贵，机械强度差，不易成型等缺点；与此同时V₂O₅作为活性组分所需反应温度较高，一般要求控制在573～673K，且有毒性。因此，开发低温廉价无污染的SCR催化剂工艺十分必要。中国专利CN 103381362 A公开了一种以纳米TiO₂为载体，负载过渡金属(M)掺杂的锰铈活性组分低温催化剂的制备方法，将硝酸锰、硝酸铈、过渡金属的硝酸盐按比例配置成水溶液，采用浸渍法将其负载在TiO₂粉体上，高温煅烧，最后得到Mn-Ce-M/TiO₂催化剂。该方法制得的催化剂不足之处在于：①制作工艺复杂，过渡金属的掺杂势必进一步增加催化剂的使用成本；②高温煅烧会使MnO₂晶型向Mn₂O₃晶型转变，影响脱硝效率。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的催化剂载体价格昂贵、反应活性温度高的缺点，提供一种混合非金属矿粘土负载γ-MnO₂低温脱硝催化剂及制备方法。本发明制备的催化剂制备工艺简单，制备出的催化剂强度高，活性温度低、活性温度范围宽且脱硝效率高。此外，本发明中采用的粘土矿产在我国储量丰富，价格低廉，从而节约了催化剂的生产成本。

本发明所采用的技术方案为：一种混合非金属矿粘土负载γ-MnO₂低温脱硝催化剂，以混合非金属矿粘土为载体，以γ-MnO₂为负载的活性组分。

进一步地，所述催化剂中γ-MnO₂含量为催化剂总质量的1wt％～10wt％；两种非金属矿混合比例为1～3:1。

上述的混合非金属矿粘土负载γ-MnO₂低温脱硝催化剂的制备方法，步骤如下：

(1)将非金属矿粘土分别溶解于1.5～2mol/L的HCl中，直至溶液不产生气泡，静置18～24h。将酸化后的非金属矿粘土分散于去离子水中，使用 4000～5000r/min乳化机制浆，选取上层液得到3～8g/100mL悬浊液浆体；

(2)室温下，溶解质量浓度为1～5g/100mL的MnSO₄·H₂O和3～5g/100mL的 (NH₄)₂S₂O₈溶液于步骤(1)得到的悬浊液浆体中，持续搅拌，升温至75～85℃反应1.5～2h；反应完全后将产物抽滤，洗涤，干燥，即得到混合非金属矿粘土负载γ-MnO₂低温脱硝催化剂。

作为优选，所述的混合非金属矿粘土为凹凸棒石粘土/海泡石粘土、蒙脱石粘土/海泡石粘土或堇青石粘土/海泡石粘土中的一种。

本发明的有益效果为：

1、一方面，使用海泡石庞大的纤维束状结构，包裹一层针状γ-MnO₂活性组分，同时海泡石絮状松散的特性有利于有效组分充分的与反应气接触。另一方面，使用凹凸棒石粘土、蒙脱石粘土和堇青石作为混合组分，能够起到增大比表面积、孔容、孔径，增加催化剂的强度，使得催化剂易成型，方便安装；此外非金属矿粘土低廉的价格，大大降低了催化剂的成本。

2、与单一海泡石作为载体相比，加入的凹凸棒石粘土、蒙脱石粘土、堇青石粘土都具有一定的转化NO_x的能力，γ-MnO₂作为活性组分具备Mn系催化剂中最突出的低温NO_x脱除能力。所以本发明使得催化剂的使用条件更加宽松，能耗更低。

附图说明

图1为实施例1中酸化前后海泡石XRD图。

图2为实施例2制备的γ-MnO₂和γ-MnO₂-海泡石/凹凸棒土对比TEM图。

具体实施方式