[发明专利]一种铜铁复合SCR蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种铜铁复合SCR蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法和应用。本发明所得催化剂以离子交换法或浸渍法制备的铜基分子筛为活性组分，以聚合硅酸铁浸渍制备的钛白粉为载体，成型助剂包括玻璃纤维、粘结剂、木浆和乳酸等。泥料经成型、陈腐、干燥、焙烧等步骤制备成蜂窝式脱硝催化剂。本发明所得催化剂的制备方法简单，原料成本低，易于规模化生产；铜铁双金属之间形成良好的协同催化作用，不仅提高了催化剂的脱硝活性，而且提高了催化剂的抗H₂O和抗SO₂性能。本发明所得催化剂在250~450℃范围内的脱硝效率均在80%以上，在固定源脱硝方向具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及新材料，具体涉及一种铜铁复合SCR蜂窝式脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

氮氧化物（NO_x）是一种重要的大气污染物。NO_x的排放给人类生产生活和自然环境带来极大的危害。NO_x不仅会引发酸雨、酸雾及光化学烟雾，促进全球变暖。此外，氮沉降量的增加，会导致地表水的富营养化以及陆地、湿地、地下水系的酸化和毒化，进一步对陆地和水生系统造成破坏。随着国内经济的快速发展，以煤为主的能源结构导致NO_x的排放量迅速增加，严重污染了生态环境，成为制约社会发展的重要因素之一。因此，如何有效地消除NO_x已成为目前环保领域中一个令人关注的重要课题。

在众多NO_x排放控制技术中，氨气选择性催化还原技术（NH₃-SCR）是目前国际上应用最多、技术最成熟的烟气脱硝技术之一，广泛应用于燃煤电厂、工业锅炉等固定源烟气脱硝，该技术具有脱硝效率高、选择性好、运行可靠、维护方便等优点。催化剂是NH₃-SCR系统最核心的部分，其性能直接影响系统的整体脱硝效率和稳定性，是脱硝项目成败的关键。

V₂O₅-WO₃（MoO₃）-TiO₂是工业上普遍使用的NH₃-SCR催化剂，其工作温度一般在300~400℃，将V₂O₅负载于锐钛矿结构型二氧化钛（钛白粉）上，掺杂WO₃或MoO₃改性。锐钛矿型TiO₂表面有丰富的Lewis酸位点，且不与SO₂反应，长时间暴露在含硫烟气中也能保持其微观结构不变，具有较好的抗硫性。虽然钒基催化剂应用技术发展成熟，但其应用也存在明显缺陷，主要表现在：V₂O₅属于高毒性物质，大规模使用可能危害人体健康并产生二次环境污染问题；SO₂向SO₃的氧化率高，SO₃与NH₃和水蒸气反应生成硫酸铵和硫酸氢铵，易凝结在下游管道上，造成管道的堵塞和腐蚀；钒矿储量相对较少，钒氧化物前驱体的价格较高；低温活性较差，电厂在低负荷运行阶段，烟气温度较低（一般在250~310℃），普通的钒基催化剂难以满足使用要求。因此，开发宽活性温度窗口、低SO₂氧化率的非钒基环保型脱硝催化剂是国内外学术界和产业界的一个热点课题。