[发明专利]脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种脱硝催化剂及其制备方法和应用。所述脱硝催化剂包括掺杂Mn化合物的CeO₂，其中，Ce原子与Mn原子的摩尔比为0.2～5:1；所述脱硝催化剂的平均粒径为1～100nm；所述脱硝催化剂的表面具有活性离子，所述活性离子包括无机酸根离子。本发明的脱硝催化剂具有优异的脱硝效率，且价格低廉，环境友好，无明显毒性。进一步地，该脱硝催化剂在脱除氮氧化物的同时也能脱除含氯挥发性有机物，具有优良的抗氯中毒能力，适用于冶金、钢铁烧结和垃圾焚烧等行业烟气中对氮氧化物和含氯挥发性有机物的协同脱除。

技术领域

本发明提供一种脱硝催化剂及其制备方法和应用，属于催化剂领域。

背景技术

垃圾焚烧不仅可以实现垃圾减容、减量，还可以实现垃圾资源化、能源化。然而，垃圾焚烧所产生的污染物严重威胁着生态环境和人类健康。

含氯可挥发性有机化合物(CVOCs)是环境催化领域研究的热点和难点，其中，含氯挥发性有机物是毒性很强的含氯可挥发性有机化合物，严重污染环境，对人体有致癌作用。含氯挥发性有机物是多氯取代含氧三环的芳香类化合物的统称，具体包括多氯代二苯并-对-含氯挥发性有机物(polychlorinated dibenzo-p-dioxins，PCDDs)、多氯代二苯并呋喃(polychlorinated dibenzofurans，PCDFs)及2，3，7，8-四氯代二苯并-对-含氯挥发性有机物(2,3,7,8–tetrachlorodibenzo-p-dioxin，TCDD)等。垃圾焚烧、钢铁烧结和有色冶炼等行业是其主要来源。氮氧化物是大气污染主要污染物之一，直接危害人体健康，还能引起光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏，促进二次颗粒物的生成等环境问题。

现在，一般使用商业催化剂除去氮氧化物，再利用吸附技术除去含氯挥发性有机物。例如：商业催化剂V₂O₅-WO₃/TiO₂的工作温度窗口一般为300～400℃，传统的中高温脱硝催化剂不适用于排放状况复杂的垃圾焚烧和冶金行业烟气脱硝。与直接热分解相比，催化氧化技术在相对较低温度将含氯挥发性有机物降解为无害的产物CO₂、HCl/Cl₂和H₂O。此外，吸附技术只能将含氯挥发性有机物转移至另一介质中，在吸附剂再生过程中可能产生二次污染。

《生活垃圾焚烧污染控制标准》(GB 18485-2014)规定：焚烧炉的氮氧化物和含氯挥发性有机物的排放量分别小于100mg/Nm³、0.1ng TEQ/Nm³。因此，氮氧化物的催化还原和含氯挥发性有机物的催化氧化都需要催化剂的氧化还原性能。

锰基催化剂是一种优良的低温催化剂。但是，用于脱除含氯挥发性有机物的锰基催化剂在长时间运行后，往往会发生氯中毒，中毒而失去催化活性，这成为催化燃烧技术大规模应用的技术瓶颈。随着我国大气污染物排放法规的日益严格，将有大量的垃圾焚烧炉、钢铁烧结炉、有色金属冶炼炉等需要增加或更新烟气污染物排放控制系统。

引用文献[1]公开了一种锰锡铈复合氧化物催化剂，该锰锡铈复合氧化物催化剂的制备方法包括有以下步骤：1)向MnSO₄·H₂O、SnCl₄·5H₂O和(NH₄)₂S₂O₈混合物水溶液中加入质量百分比浓度为20％～30％氨水，在40℃～60℃下剧烈搅拌至溶液pH＝9～12，得到沉淀物和母液；2)将沉淀物在母液中老化、过滤、用蒸馏水洗涤至滤液呈中性为止，沉淀物在70℃～110℃干燥8h～16h，干燥后的样品在空气中焙烧得到锰锡铈复合氧化物催化剂。该催化剂中含有锡，其价格昂贵，并且该催化剂不适用于对氮氧化物的脱除。