[发明专利]硫酸铁改性的赤泥基脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种硫酸铁改性的赤泥基脱硝催化剂及其制备方法和应用，属于环境保护和催化技术领域。本发明采用固体废弃物赤泥作为主要组分，通过添加硫酸铁进行改性，硫酸铁与赤泥之间的协同效应不仅改善了催化剂的孔道结构，还提高了催化剂的表面酸性，使其具有良好的脱硝性能。该发明既使固体废弃物赤泥得到资源化利用，大大降低了脱硝催化剂的成本，实现了以废治废。本发明的硫酸铁改性的赤泥脱硝催化剂可用于固定源烟气和柴油车尾气中NOsubgt;x/subgt;的高效脱除。

技术领域

本发明涉及一种硫酸铁改性的赤泥基脱硝催化剂及其制备方法和用途，该脱硝催化剂适用于固定源烟气和柴油车等移动源尾气中NO_x的脱除，属于环境保护和催化技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)作为一种典型的致霾污染物，对生态环境和人类健康造成严重危害，因此，NO_x的控制对改善空气质量具有重要意义。NH₃选择性催化还原(Selectivecatalytic reduction,SCR)技术是控制NO_x排放的有效手段，其核心技术是高效稳定的脱硝催化剂。目前，传统的NH₃-SCR脱硝催化剂主要是V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂，该催化剂存在如下问题：活性组份V₂O₅具有生物毒性；并且载体TiO₂在高温下易发生相变(由锐钛矿型转变为金红石型)，导致催化剂活性明显下降。因此，开发新型的脱硝催化剂引起学术界和产业界的高度关注。

赤泥作为工业生产氧化铝的废渣，随着铝工业的发展，赤泥的排放量也日益增加，对环境造成了严重影响。本发明通过在赤泥中添加硫酸铁改性，制备了一种对NH₃-SCR脱硝具有良好性能的新型赤泥基催化剂。不仅实现了赤泥的资源化利用，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制备工艺简单且对NH₃-SCR脱硝具有高活性和良好抗硫性能的赤泥基催化剂及其制备方法。在硫酸铁改性的赤泥基脱硝催化剂中，硫酸铁与赤泥之间存在强的协同效应，该协同效应不仅改善了催化剂的孔道结构和形貌，还提高了催化剂的表面酸性，使催化剂具有优异的脱硝活性和强的抗硫性能。本发明的催化剂所用的主要组份赤泥廉价易得，使催化剂成本大幅下降，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：

所述催化剂为硫酸铁改性的赤泥基催化剂，其中硫酸铁的质量百分数均为2-30％，其余为赤泥。

本发明提供了一种制备硫酸铁改性赤泥催化剂的方法，其特征在于该方法依次包括以下步骤：

(1)配置0.05～0.20mol/L的硫酸铁溶液；

(2)取步骤(1)所得硫酸铁溶液，加入去离子水，搅拌均匀，将赤泥加入到该溶液中，在20～80℃条件下搅拌6～12小时，制得混合浆料；

(3)将步骤(2)所得混合浆料抽滤，洗涤，然后在100～140℃条件下烘干12～24小时；

(4)将步骤(3)中制得干燥样品置于马弗炉中在400～500℃条件下焙烧4～8小时，制得硫酸铁改性赤泥催化剂。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：不采用有毒性的活性组分V₂O₅,通过在赤泥中添加硫酸铁改性，利用硫酸铁与赤泥之间的协同效应，有效提高了催化剂的活性和抗硫性能。本发明催化剂中主要组份为廉价易得的赤泥，制备过程中通过离子交换使赤泥中碱/碱土金属离子的含量大大降低，无需加入酸和碱对赤泥进行预处理，制备工艺简单，便于实现工业化生产。

附图说明