[发明专利]一种Ni柱撑锰基蒙脱土(Ni/Mn-MMT)低温脱硝催化剂的制备

说明书

本发明属于烟气脱硝领域，尤其是一种Ni柱撑锰基蒙脱土(Ni/Mn‑MMT)低温脱硝催化剂制备和应用，本发明方法以蒙脱土(MMT)为原料，通过浸渍法制备Ni/Mn‑MMT低温脱硝催化剂并对其在低温下的脱硝性能进行研究及评价。本实验利用蒙脱土的特性，并用Ni和Mn柱撑蒙脱土，撑大了蒙脱土的层间距，使其有更好的载体效果，同时该复合催化剂对于脱硝有着良好的性能，在较低温度下有着不错的脱硝还原作用。本发明的制备工艺简单，经济实惠以及无需任何模板，有效增大了催化剂的比表面积，提高了脱硝活性并且具有较好的稳定性。

技术领域

本发明属于烟气脱硝领域，尤其是一种Ni柱撑锰基蒙脱土(Ni/Mn-MMT)低温脱硝催化剂。

背景技术

现今我国的环境问题已与经济的快速发展成反比，工业生产中大量能源的燃烧，导致大气环境中的氮氧化物浓度严重超标，因而形成酸雨和光化学污染，影响人类身体健康、破坏环境。长此以往将严重制约我国经济社会可持续发展。在我国，据不完全统计，NO_x的排放量已经达到有害性气体排放总量的67%。氨选择性催化还原(SCR)技术是目前一种比较有效的治理氮氧化物污染物的方法。这项技术的核心在于催化剂的应用，目前研究的重点主要是催化烟气脱硝过程发展的以低成本和低温为特征的新型催化方法。需要注意的是，由于烟气中固有SO₂和粉尘浓度较高，导致催化剂中毒，缩短了其使用寿命。因此，要重视开发SCR 这样的工艺脱硫技术。传统的商业催化剂V₂O₅-WO₃/TiO₂(锐钛矿) 体系只在300－400^oC温度范围内有较好的活性，经过除尘和脱硫工艺后，整个体系的温度会降至300^oC以下，不利于V₂O₅-WO₃/TiO₂(锐钛矿) 体系发挥作用，故研发低温下的SCR催化剂势在必行。柱撑粘土是一种新型类分子筛结构的催化材料。通常使用无机阳离子(Al、Zr、Ti、Fe和Cr等)作为交联剂对这类物质进行柱撑，支撑起层状粘土层间，使得层间距变宽，最终形成二维通道的多孔网状结构。柱撑后的粘土具有的类分子筛结构具有较大的表面酸性、比表面积和孔径。可以单独做催化剂，也可以作为载体。在实际应用方面，柱撑粘土已经在催化领域和吸附领域得到广泛应用，如VOCs以及H₂S的催化去除。近年来，很多研究者将其应用于SCR脱除NO_x的方向。

发明内容

本发明针对现有脱硝催化剂载体层间距、比表面积小、稳定性差等诸多缺点，采用无机阳离子Ni、Mn作为交联剂对这类物质进行柱撑，支撑起层状粘土层间，使得层间距变宽，最终形成二维通道的多孔网状结构。柱撑蒙脱土与分子筛类似，比蒙脱土具有更稳定的孔结构和更大的比表面积。柱撑蒙脱土是由柱化剂通过阳离子交换方式或者直接进人蒙脱土层间，使蒙脱土层间域环境发生改变。交联剂进入层间呈“柱”状支撑，形成了一种新的层状硅酸铝矿物。交联剂大多采用有机或无机的大阳离子，合成了各种柱撑蒙脱石。

本发明所采用的技术方案为：以蒙脱土(MMT)为原料，通过浸渍法制备Ni/Mn-MMT低温脱硝催化剂并对其在低温下的脱硝性能进行研究及评价。本实验利用蒙脱土的特性，并用Ni和Mn柱撑蒙脱土，撑大了蒙脱土的层间距，使其有更好的载体效果，同时该元素对于脱硝有着良好的性能，在较低温度下有着不错的脱硝还原作用。

可选地，Ni柱撑量为5~15 %（质量分数），Mn的负载量为相应的5~15 %（质量分数），其余为蒙脱土。

上述的Ni/Mn-MMT低温烟气脱硝催化剂，其具体制备工艺如下：

步骤（1）所制备的催化剂中蒙脱土须先进行纯化处理，置于1 L烧杯中并加入800 mL的去离子水，再加入六偏磷酸钠，用磷酸调节pH到3.4左右。在60℃恒温水浴中剧烈搅拌1 h（4500 r/min） 静置一小时使其浆液分离，抽滤，弃去下层杂质，取上层浆液，然后在80℃条件下烘干样品。