[发明专利]一种廉价的脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种廉价脱硝催化剂及其的制备方法，所述催化剂是通过钒渣预处理→钒渣混料→钒渣改性→活性组分负载得到的，其中，钒渣改性是将钒渣混料加入到蔗糖溶液，于180~220℃条件下处理2~4h，再将过滤得到的滤饼洗涤后，于105~115℃条件下干燥处理5~8h后，再置于485~515℃的氮气气氛下焙烧3.5~4.5h，得到表面涂覆有碳微球涂层的改性钒渣；本发明所得到的催化剂中n_Mo:n_Nb:n_Ce的元素摩尔比为1：（0.2~2）：（0.2~2），所述MoO₃前驱体与改性钒渣混料的重量比为（1~3）：20。本发明以钒渣为原料，通过对其进行改性将其转变为新型的脱硝催化剂，该催化剂为能在200~400^oC范围内具有高的催化活性。

技术领域

本发明属于化工环保技术领域，涉及一种脱硝催化剂，特别是涉及一种基于钒渣的脱硝催化剂及其制备方法。

背景技术

随着全球范围内对煤炭等化石能源的大量消耗，这些化石燃料在燃烧过程中会排放出大量的氮氧化物（NO_x）对空气形成污染，进而对人类的健康和生态环境造成威胁和破坏。目前大气中的NO_x主要来自机动车排放的尾气和燃煤锅炉产生的烟气，在脱硝技术中NH₃-SCR脱硝技术是工业上使用最为广泛、且工艺最为成熟的烟气净化技术，而该技术的核心是催化剂，其工业化的催化剂体系是MO₃-V₂O₅/TiO₂或WO₃-V₂O₅/TiO₂，该催化体系具有催化反应活性高、选择性好、抗硫性能强等优势，但存在活性温度窗口窄(300^oC~400^oC)、低温活性差、高温条件下N₂选择性低等不足，限制了NH₃-SCR脱硝技术的发展。因此，开发出活性好、选择能力高、操作窗口较宽的新型催化剂体系成为目前研究的热点。

目前脱硝催化剂的生产技术主要被国外少数公司垄断,如丹麦的托普索、日本的触媒化成等。目前我国生产的SCR催化剂也主要依靠引进国外技术，其尚未真正实现国产化。近些年，我国研发的SCR催化剂主要是以锐钛型TiO₂或分子筛为载体的催化剂，但是其制作成本较高，阻碍了其广泛的应用。因此，寻求廉价SCR催化剂对于推动固定源烟气脱硝的普及具有重要的现实意义。

发明内容

针对目前常用或报道的NH₃-SCR脱硝催化剂存在的不足，本发明公开了一种基于钒渣的脱硝催化剂及其制备方法，以钒渣为原料，通过对其进行改性将其转变为新型的脱硝催化剂，该催化剂为能在200~400^oC范围内具有高的催化活性。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一方面，本发明公开了一种廉价脱硝催化剂的制备方法，是通过如下步骤实现的：

1）钒渣预处理：将钒渣溶于稀硝酸溶液中，在60~80℃条件处理30~120min后进行过滤，将滤出的（即，未溶解的）钒渣洗涤至中性后，先在102~108℃条件下干燥处理4~8h，再于450~550℃下焙烧2~4h；

2）钒渣混料：将步骤1）处理得到的钒渣与凹凸棒土以1:4的重量比进行混合后，在行星磨中处理3h，使其充分混合，得到钒渣混料；

3）钒渣改性：向去离子水中加入蔗糖并在室温下搅拌15~25min，得到蔗糖溶液；然后向蔗糖溶液中加入步骤2）所得的钒渣混料，继续搅拌8~12min，得到混合物A；将混合物A转移至水热反应釜中，于180~220℃条件下处理2~4h，得到混合物B；将混合物B过滤得到的滤饼用乙醇洗涤2~4次后，于105~115℃条件下干燥处理5~8h后，再置于485~515℃的氮气气氛下焙烧3.5~4.5h，得到表面涂覆有碳微球涂层的改性钒渣；