[发明专利]一种低温脱硝催化剂的活性炭载体的预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，具体涉及一种低温脱硝催化剂的活性炭载体的预处理方法。

背景技术

活性炭是一种具有复杂结构的无定形碳，具有发达的孔隙结构和巨大的比表面积，以及活泼的表面化学性质。传统的钒钛脱硝催化剂以二氧化钛作为载体，只能在350℃以上的高温条件下才能发挥脱硝作用，而以活性炭为载体制备的催化剂，则能在150℃甚至更低温度下达到很高的脱硝效率，因此在低温脱硝领域具有广阔的应用前景。

另一方面，商品活性炭比表面积有限，孔隙分布不均，表面官能团不够丰富，如直接用作载体制备催化剂，效果一般。因此，需要对活性炭进行改性预处理，使其物化性能进一步提升，更好的满足作为脱硝催化剂载体材料的要求。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种低温脱硝催化剂的活性炭载体的预处理方法，该预处理方法对活性炭载体进行改性，使其物化性能得到提升，从而提高低温脱硝催化剂的性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种低温脱硝催化剂的活性炭载体的预处理方法，包括以下步骤：

S1：干燥预处理：在100～110℃恒温条件下，对活性炭进行干燥处理，烘干至恒重；

S2：预活化处理：将步骤S1中经干燥处理的活性炭置于活化炉中，活化炉中通入氮气作为保护气，采用水蒸气作为活化剂，高温活化处理3～10h，将预活化处理后的活性炭保存备用；

S3：酸洗处理：将步骤S2中经预活化处理的活性炭与酸溶液，按活性炭质量：酸溶液体积比为1：2～8的比例进行充分混合，在40～90℃水浴条件下，反应1～8h，将酸洗处理后的活性炭保存备用；

S4：清洗干燥处理：以去离子水反复冲洗步骤S3中经酸洗处理的活性炭，直至洗涤液接近至中性为止，在100～110℃恒温下对洗好的活性炭进行干燥处理，烘干至恒重，获得作为低温脱硝催化剂载体的改性活性炭样品。

上述技术方案中，步骤S1对活性炭进行干燥预处理的目的是便于后续步骤预活化处理中，准确计算所需通入的水蒸气量，精确控制活性炭预活化过程的处理效果，因为商品活性炭本身有一定湿含量。发明人研究发现，干燥温度实际可采用的理论温度范围可在100～150℃之间。干燥温度高于100℃，才能有效的将活性炭内部的游离水和结合水全部除去，另一方面，由于一般是在电热鼓风干燥箱内利用空气进行干燥处理，而活性炭相对易燃，因此温度又不能太高。此外干燥时间与干燥温度相关，具体可根据实际的实验生产情况而定，本发明中，优选干燥温度为100～110℃，干燥时间为12～24h。如果是利用真空干燥箱进行干燥处理，则相应温度也可提高。凡在本发明的指导思想下，选择本领域常规干燥方式及参数中的其它干燥方式及参数，也属于本发明的保护范围。

上述技术方案中，所述步骤S2预活化处理，具体包括以下步骤：

S21：将步骤S1中经烘干处理的活性炭置于活化炉中，活化炉中通入氮气作为保护气，活化炉升温至400～500℃后，恒温1～3h；

S22：活化炉继续升温至700～800℃后，通入水蒸气作为活化剂，恒温1～3h；

S23：活化炉继续升温至900～1000℃后，恒温1～3h后，停止通入水蒸气，自然冷却至常温，将预活化处理后的活性炭保存备用。

需要说明的是，在活化炉中对干燥预处理后的活性炭进行活化处理，其主要目的是对活性炭进行造孔，丰富活性炭的孔隙结构，增加比表面积，提高催化剂制备过程中，载体中的活性组分吸附量。为达上述目的，本发明采取了上述如步骤S21～S23所述的三段升温式活化处理方法：500℃下的恒温阶段主要发生活性炭二次炭化过程；活化反应是放热反应，需要温度在700～800℃左右才能发生，因此在700～800℃恒温段通入水蒸气进行活化；继续升温至900～1000℃是深度活化过程。进一步，基于节能和活性炭耐受性这两方面考虑，升温速率太慢，导致升温时间过长，耗能太多；升温速率太快，活性炭耐受性有限，可能因受热不均导致结构破坏。不同的水蒸气通入速率，活化处理后的活性炭性能差异也很大，在预活化处理步骤，水蒸气通入量是除了温度以外最重要的控制因素。经发明人长期研究探索，优选升温速率为3～10℃/min，水蒸气的通入速率为200～2000ml/kg·h。凡在本发明的指导思想下，采用本领域中利用活化炉对活性炭进行活化处理的其它常规活化处理方式，也属于本发明的保护范围。