[发明专利]一种赤泥基脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

一种赤泥基脱硝催化剂及其制备方法和应用属于环境催化材料和大气污染控制技术领域。本发明采用固体废弃物赤泥作为主要成分，通过添加Mn、Ce和Ti进行改性，Mn、Ce、Ti与赤泥之间的协同效应改善了孔道结构，催化剂呈片状结构，使其具有良好的脱硝活性和宽的温度窗口，空速为5,5000h^‑1时，在275～450℃范围内，氮氧化物的净化效率达90％以上。该发明既使固体废弃物赤泥得到资源化利用，又大大降低了脱硝催化剂的成本，实现了以废治废。本发明的赤泥基脱硝催化剂适用于固定源烟气和柴油车尾气中氮氧化物的控制。

技术领域

本发明涉及一种赤泥基脱硝催化剂及其制备方法和应用，该催化剂适用于燃煤电厂、工业窑炉等固定源烟气和柴油车尾气中氮氧化物的消除，属于环境催化材料和大气污染控制技术领域。

背景技术

氮氧化物排作为一种典型的致霾污染物，对生态环境和人类健康产生严重危害。因此，NO_x控制已成为目前环境催化和大气污染控制技术领域中的研究热点。

NH₃选择性催化还原(Selective catalytic reduction,SCR)技术是控制NO_x排放的有效手段，研制高性能的脱硝催化剂是此技术的关键。目前商用的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂由于其温度窗口窄和钒具有生物毒性等问题限制了其应用。因此，开发新型高效的脱硝催化剂对实现NO_x的污染控制，具有非常重要的环境意义。赤泥作为工业生产氧化铝的废渣，其资源化的利用已引起国内外专家学者的关注。本发明通过在赤泥中添加锰铈钛改性，制备了一种在宽的温度范围内对NO_x脱除性能良好的新型赤泥基锰铈钛复合氧化物催化剂。赤泥的资源化处理不仅降低了环境污染压力，还降低了脱硝催化剂的生产成本，符合绿色发展的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种赤泥基脱硝催化剂及其制备方法和应用，所述催化剂发挥锰铈钛与赤泥的协同催化作用，改善催化剂的孔道结构和形貌，从而制得了一种环境友好且在宽的温度范围内对NO_x催化消除性能良好的脱硝催化剂。本发明的催化剂所用的主要组份赤泥廉价易得，而助剂锰铈钛的添加量低，催化剂成本大大降低，并且制备方法简单，在NO_x的控制领域具有良好的应用前景。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供了一种赤泥基脱硝催化剂，所述催化剂为锰铈钛改性的赤泥催化剂，其中锰和铈的质量百分数均为2-5％，例如2.5％、3％、4％或4.5％等，钛的质量百分数为2-10％，例如3％、4％、5％、6％、7％、8％或9％等，其余为赤泥。

本发明所述催化剂中以赤泥作为主要组分，利用锰、铈、钛三种元素对其进行改性，三种元素与赤泥间的协同效应，使得所述催化剂的活性相较于单纯的赤泥性能明显提升，且催化剂的成本低，易于工业化应用。

优选地，所述催化剂为片状结构。

第二方面，本发明提供了如第一方面所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将水溶性锰盐、铈盐和钛盐的水溶液混合，加入碳酸铵，之后进行水热反应，得到反应浆料；

(2)将赤泥与水混合，得到泥浆，加入酸液进行酸化，之后加入碳酸铵，进行固液分离、干燥，得到活化赤泥；

(3)将步骤(1)得到的反应浆料与步骤(2)中的活化赤泥进行混合，之后进行固液分离、洗涤、干燥，焙烧，得到所述催化剂。