[发明专利]一种新型低成本飞灰为载体的低温抗水抗硫NH3

说明书

本发明公开了一种新型低成本飞灰为载体的低温抗水抗硫NH₃‑SCR催化剂，其制备方法包含以下步骤：(1)通过一步浸渍法制备NH₃‑SCR催化剂前驱体；(2)活化制备NH₃‑SCR催化剂。本发明以飞灰作为催化剂载体，制备出的脱硝催化剂，脱硝温度窗80～250℃，具有较好水硫抗性，且制备工艺简易，成本低廉，可操作性强。本发明解决了现有技术使用的载体成本高，脱硝温度窗相对较高，难以在电厂烟气尾端安装脱硝单元；以飞灰为载体制备低温高活性、高抗水硫特性催化剂的工艺复杂；固体废弃物飞灰的资源化利用等问题。

技术领域

本发明涉及工业废气处理和环保催化材料领域，具体涉及一种新型低成本飞灰为载体的低温抗水抗硫NH₃-SCR催化剂制备技术。

背景技术

我国的能源结构是以煤炭为主，其在燃烧会产生能量，但同时会产生大量污染物，如含有SO₂、NO_x的气体、飞灰等。这些污染物若处理不当会严重威胁人类的生存健康，如形成酸雨、光化学烟雾、扬尘等。

对于固体污染物飞灰，当前缺乏有效的利用技术，使其消减量远低于其产生量，飞灰的清洁、高附加值利用成为亟需解决的问题。

对于气体污染物，NH₃-SCR方法是目前使用最为成熟、应用最广泛的烟气脱硝技术，催化剂是烟气脱硝的核心部分。现有常用催化剂多为活性金属氧化物负载在SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、活性炭及分子筛等催化剂载体上，现有催化剂载体制备成本高，催化剂制备工艺复杂，催化剂价格居高不下，企业环保成本压力大，低成本高效催化剂制备技术是行业急需技术。

飞灰中含有大量二氧化硅、三氧化铝及部分铁、镁、钙、钠等金属氧化物是脱硝催化剂所需的活性组分，目前飞灰制备脱硝催化剂技术需要对其进行前处理，主要有以下几个方面的作用：(1)富集金属氧化物去除有害金属；(2)增大比表面积为活性组分提供更多的附着物点；(3)作为掺杂剂与其他物质掺杂共同作为催化剂的载体。专利CN 1246069C《一种用锅炉粉煤灰制备选择性催化还原脱硝催化剂的方法》公开了一种以锅炉粉煤灰为脱硝催化剂载体来源，但需要经高温高压等比较苛刻的活化条件进行活化处理后再经高浓度强酸浸泡得到改性SCR脱硝催化剂载体。进一步浸渍、干燥、活化得到改性SCR脱硝催化剂，该方法飞灰前处理工艺苛刻，方法比较复杂。专利CN 102935362B《一种提高粉煤灰-凹凸棒石锰基SCR催化剂低温活性的方法》公开了一种提高粉煤灰-凹凸棒石锰基SCR催化剂低温活性的方法，包括复合载体的制备、催化剂负载以及后处理。在复合载体制备之后，负载之前需酸洗预处理；所述酸洗预处理是将复合载体浸入酸洗液中静置11～13小时，取出后于50℃干燥2小时后再于110℃干燥12小时，得到酸洗预处理后的复合载体。此方法飞灰的前处理复杂，且仅提高了催化剂的脱硝活性，其在含H₂O、SO₂烟气中催化剂的抵抗能力及稳定性有限。专利CN 10979248A《一种低成本烟气脱硝催化剂及其制备、使用方法》公开使用高压反应釜并经水蒸气汽化活化的方法得到具有较强脱硝能力的催化剂，同样存在飞灰前处理工艺苛刻，方法比较复杂的问题。

综上所述，目前飞灰制备脱硝催化剂普遍存在成本高、制备工艺复杂、脱硝温度窗高等问题。采用简单易行的方法制备出具有高效低温活性及抗性的催化剂势在必行。

发明内容

本发明的目的是解决固体废弃物飞灰的资源化利用，及现有脱硝催化剂制备技术以较高售价的商业材料为催化剂载体而引起的脱硝催化剂造价高的问题。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现。

一种新型低成本飞灰为载体的低温抗水抗硫NH₃-SCR催化剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)通过一步浸渍法制备NH₃-SCR催化剂前驱体