[发明专利]一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法及其在废气处理领域的应用

说明书

技术领域

本发明属于工业废气处理技术领域，特别涉及到一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法及其在废气处理领域的应用。

背景技术

化石燃料在燃烧过程中将矿物中含有的固定氮氧化成NO_x，排放后对人体健康以及生态环境都会造成极大的危害，包括影响人体呼吸系统和心血管系统、形成酸雨和酸雾以及破坏臭氧层，还能够与空气中其他污染物反应形成PM2.5。NO_x中有90％以上是以难溶于水的NO形式存在，因此处理烟气中的NO成为烟气脱硝的重点。

目前，烟气脱硝最成熟的技术是高温氨法选择性催化还原(NH₃-SCR)，具有转化率高、运行稳定等优点。但是为了达到催化剂的最佳活性温度，需要对烟气进行加热，增加了能耗。还有可能发生氨气泄漏，产生二次污染。

另外，选择性非催化还原(SNCR)也是目前应用较多的技术之一。其具有投资少、占地面积小、使用方便等优点。但该方法能耗高、易产生二次污染，去除效率较低。

近年来，NO氧化吸收治理技术引起了广泛关注，将NO氧化成更高价态的NO_x后进行液相吸收。臭氧作为一种氧化性极强且在氧化过程中不会产生二次污染的氧化剂，成为了研究的热点。有文献报道，常温下，当臭氧与NO的摩尔比达到1时，NO的转化率能达到90～95％，但目前关于低温催化臭氧氧化NO的报道却很少。

发明内容

本发明的目的是处理烟气中难溶性气体NO，利用低温催化臭氧氧化的技术优势，制得一种在低温下具有良好催化活性的负载型金属氧化物催化剂，将烟气中的NO催化臭氧氧化为易溶性气体NO_x。

本发明的技术方案：

一种负载复合金属氧化物催化剂的制备方法，在低温下，将烟气中的NO氧化为NO_x，反应原理可能包括以下两个方面：

(1)与臭氧反应

NO+O₃→NO₂+O₂

NO₂+O₃→NO₃+O₂

NO+NO₂→N₂O₃

NO₂+NO₂→N₂O₄

NO₂+NO₃→N₂O₅

(2)与自由基反应

O₃+M-OH→·OH+M-O₃

NO+·OH→NO₂+H·

NO₂+·OH→HNO₃

NO₃+2·OH→HNO₃+·HO₂

N₂O₅+2·OH→HNO₃+·HO₂

催化剂制备步骤如下：

①选取直径为1～2mm的γ-Al₂O₃小球作为载体，用去离子水清洗1～3次，然后用0.10～0.25mol/L的稀盐酸浸泡过夜，最后用去离子水冲洗至出水中性后烘干，即得到经过活化处理后的催化剂载体；

②配制锰、钴、铈、铁、铜、镍的硝酸盐溶液，在常温条件下，分别对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载量为1wt％的单组分金属氧化物负载型催化剂；筛选出最佳金属硝酸盐为硝酸锰；

③将步骤②筛选出的硝酸锰配制为不同浓度的溶液，在常温下，对活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载量为0.5-4wt％的单组份金属氧化物催化剂；筛选出锰的最佳负载量为3wt％；

④将步骤③筛选出的负载量为3wt％的硝酸锰溶液中分别掺入钴、铈、铁、铜、镍的硝酸盐配制成复合金属盐浸渍液，在常温下，将活化处理后的载体进行等体积浸渍，超声2h，烘干，再经过500℃焙烧4h，得到负载摩尔比为1:0.6的不同双组份负载型催化剂；筛选出最佳掺杂金属硝酸盐为硝酸铈；