[发明专利]一种低温片状SCR脱硝催化剂及其SPS压片制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种低温片状SCR脱硝催化剂及其SPS压片制备方法和应用。具体制备过程为：将菱铁矿催化剂粉体装填在石墨模具中，然后放入SPS装置中，抽真空至1000~1200Pa，通入直流脉冲电流，使得轴向加载40~60MPa的压力，采取20‑30℃/min的升温速率加热至450‑500℃，在这个温度上维持10~20min，然后停止加热并卸去压力，待温度降至室温后，取出样片，整个烧结过程处于氩气氛围中。与传统压片方法相比，经SPS压片制备得到的低温片状SCR脱硝催化剂在低温段具有更高的脱硝活性并且具有更大的比表面积。本发明以菱铁矿为原料，来源广泛，价格低廉，且环境友好，有利于开发工业化SCR催化剂。

技术领域

本发明属于大气污染控制技术领域，具体涉及一种低温片状SCR脱硝催化剂及其SPS压片制备方法和应用。

背景技术

氮氧化物(NOx)是一种常见的大气污染物，它会导致对流层臭氧的破坏，酸雨的产生以及人类的呼吸问题。在控制固定源燃料燃烧排放的NOx的方法中，目前工业上应用最广泛的是选择性催化还原法(SCR法)，催化剂是其核心。

V₂O₅/TiO₂催化剂是目前应用最广泛的催化剂，但是其成本较高，反应温度窗口高，主要活性组分重金属钒更是环境污染物，因此需要寻找替代的催化剂。铁基催化剂来源广、成本低、污染小，是其优良的替代产品。

放电等离子烧结(SPS)是一种粉末快速固结的新型技术，通过对样品通入电流来产生内热，而传统烧结技术都是通过外热法来对样品进行加热。SPS技术可以利用强电流的脉冲电源来激发和促进材料的固结与反应烧结过程，缩短了实验时间，降低了能耗。因此，将SPS压片烧结技术应用于菱铁矿催化剂的压片成型制备，以期获得更好的SCR脱硝性能。

发明内容

技术问题：针对现有技术的不足，本发明所要解决的第一个技术问题是提供一种菱铁矿低温片状选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的SPS压片制备方法。

本发明还要解决的技术问题是提供了菱铁矿低温片状选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种菱铁矿低温片状选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂在工业脱硝方面的应用。

本发明还要解决的技术问题是提供了一种菱铁矿低温片状选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的脱硝效率测试方法。

本发明通过对菱铁矿粉末进行放电等离子烧结(SPS)压片的制备方法，制备的催化剂具有中低温催化活性高等优点。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供的菱铁矿低温片状SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：

1)以菱铁矿为原料，使用破碎机进行机械破碎，然后经球磨机进一步磨细，筛分取粒径为120～180目(80μm～120μm)的粉末颗粒；

2)将步骤1)制得的粉末颗粒装填在石墨模具中，然后放入SPS系统中；

3)将SPS系统抽真空至1000～1200Pa，通入直流脉冲电流，使得轴向加载40～60MPa的压力；

4)SPS系统的初始温度为20℃，采取20-30℃/min的升温速率加热至450-500℃，在这个温度上维持10～20min；

5)关掉电流，卸去压力，待温度降至室温后得到低温片状SCR脱硝催化剂。

本发明相对于现有技术的不同之处在于经SPS压片和手摇压片制得的低温片状催化剂是直径为30-40mm，厚度为2-3mm的圆形片状催化剂，这是已经经过成型的催化剂，可以直接应用于工业上的SCR脱硝装置上，现有技术中通常是采用35目-65目的细小颗粒状催化剂，不是一个整体，只是作为实验室测试催化剂活性的样品，不能直接在工业装置上使用。