[发明专利]一种无毒低温脱硝催化剂及其制作方法

说明书

本发明提供一种无毒低温脱硝催化剂，由金属硝酸盐和碱性沉淀剂组成，金属硝酸盐为铁(NO₃)₃.9H₂O、锰(NO₃)₂.4H₂O溶液，总量为1‑3mol/L，Fe(NO₃)₃.9H₂O和Mn(NO₃)₂.4H₂O溶液比例为0.5:1，碱性沉淀剂由氨溶液、氨混合物和碳酸氢铵的混合溶液组成或仅由碳酸氢铵溶液组成，碱性沉淀剂为NH₄HCO₃以及NH₃的混合溶液，总量为1‑3mol/L，NH₄HCO₃以及NH₃的比例为3:1。还提供了相应的无毒低温脱硝催化剂的制作方法。

技术领域

本发明涉及催化剂制备的技术领域，特别涉及一种无毒低温脱销催化剂及其制作方法。

背景技术

氮氧化物(NOx，x＝1,2)作为主要的大气污染物，正在导致一系列的环境问题，如光化学烟雾、酸雨、臭氧损耗和微粒污染。众所周知，90％的氮氧化物排放量来自燃烧，包括固定源和移动源。在固定源燃料燃烧中，氮氧化物主要来自发电站、工业加热器和热电厂。

NH₃-SCR脱销处理氮氧化物技术被认为是减少固定源氮氧化物排放最有效、应用最广泛的技术。催化剂是氨法或尿素法脱硝的关键。目前，工业上用于NH₃-SCR的工业催化剂主要是以二氧化钛为载体的V₂O₅催化剂，以WO₃(MoO₃)/TiO₂为促化剂，因为钒钨钛对温度要求较高，最佳操作温度为350-400℃，只有在这个温度范围才能取得V₂O₅-WO₃/TiO₂的高转化率。虽然钒催化剂已进入发电厂和柴油车市场，但由于SO₂氧化为SO₃活性高，在550℃以上活性和选择性迅速下降，且钒对生态环境存在毒性，因此钒催化剂的应用上仍然存在一些问题。此外，工业用V2O5–WO3/TiO2催化剂必须安装在颗粒收集器和烟气脱硫的上游，以满足350–420℃的最佳工作温度。因此，学术界和工业界的研究人员继续开发新的低温催化剂以便于能在200℃左右以及低于此温度的催化剂。从而，SCR装置可置于电厂电除尘脱硫器后，能在较宽的温度范围内有效去除氮氧化物，从而实现对氮氧化物的控制。因脱硫和除尘装置在脱硝装置后面，脱硝过程中，烟道中的二氧化硫和烟尘等物质大大降低了钒钨钛催化剂的脱硝效率和稳定性，若将脱硝装置置于脱硫和除尘装置后，就可以解决此问题，但脱硫和除尘后烟气温度在150℃左右，达不到钒钨钛催化剂的工作温度，因此烟气需要再加热，会导致能耗增多，运行成本升高。

考虑到烟气组分和环境温度对烟气中(NH₄)₂SO4、NH₄NO₃和N₂O生成的影响，因此需要利用新型载体来开发出活性好、选择性高、稳定性高、操作温度范围广的低温SCR催化剂。这种催化剂可以被放置在静电除尘器的下游，甚至是脱硫器的下游，此时的温度低于200摄氏度。然而，这种低温催化剂在电厂烟气中去除氮氧化物方面却很少得到证实。锰氧化物(MnO₂)是低温下硝酸铵-SCR方法脱销的最主要的活性成分。目前所报道的低温催化剂的制备技术有挤压法(extrusion)，水热法和热分解法、简单沉淀法和共沉淀法、湿浸渍法、载体前体离子交换法和溶胶-凝胶法。在大多数情况下，V2O5和贵金属被用作脱硝催化剂的关键活性成分，从而降低了成本有效性。上述制备技术的其他问题是由于放大过程的复杂性引起的，一些技术只能用于批量反应(例如水热反应)，一些会产生危险和不利的副产品(例如使用柠檬酸产生有害的氮氧化物烟雾的热分解，溶胶-凝胶法需要使用有害且昂贵的溶剂)。

发明内容