[发明专利]一种催化滤芯及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种催化滤芯及其制备方法与应用，所述催化滤芯包括滤芯主体，所述滤芯主体的外表面上负载有脱硝催化剂且具有向所述滤芯主体内部的负载深度；所述滤芯主体的内表面负载有脱VOCs催化剂且具有向所述滤芯主体外部的负载深度。所得催化滤芯能够在复杂烟气中、同一催化反应单元内、同一温区条件下满足同时去除NOsubgt;x/subgt;和VOCs的需求，并且去除率达到90％以上，且具有较强的稳定性，能够长时间、高效率地同时去除NOsubgt;x/subgt;和VOCs。

技术领域

本发明属于污染物净化领域，涉及一种催化滤芯及其制备方法与应用。

背景技术

当前，我国大气污染形势仍然严峻，工业污染正由煤烟型向复合型污染过渡，多种大气污染物往往同时存在、相互耦合。其中，NO_x是最主要的工业排放烟气中的污染物之一，可导致光化学烟雾、酸雨等严重环境污染，危害人体健康。其主要来源于电力、钢铁冶金、焦化、水泥建材等行业燃料燃烧过程。随着国家对环保越来越重视，企业污染物排放日益受到严格的限制。VOCs(volatile organiccompounds，挥发性有机物)具有刺激性、持久性、高毒性、光化学反应性等特征，给自然环境和人类生产生活造成严重困扰。在垃圾焚烧、金属冶炼、炼焦等典型行业排放的烟气中，NO_x和VOCs往往同时存在，单独去除每种污染物不仅需要很大的空间，而且需要很高的运行成本。随着国家对环境保护的日益重视，对VOCs的关注逐渐变高。

目前，工业应用中主要采用NH₃选择性催化还原(NH₃-SCR)脱硝技术处理烟气中的NO_x，以NH₃作还原剂，借助催化剂使NO_x和NH₃在150～450℃温度区间内发生归中反应，最终转化为N₂和H₂O。如钒基催化剂在180～450℃烟气环境下具有优良的抗硫抗水性能，并且在电力、焦化、水泥等工业的脱硝单元上广泛应用。

现行适用于SCR法的催化材料包括将催化剂直接成型的蜂窝体以及颗粒催化材料，催化材料载体包括柔性催化滤袋以及刚性催化滤芯。其中蜂窝体催化材料适用于大烟气量的电力、焦化、烧结等领域，而颗粒催化材料适用于扩散床、移动床反应器等。催化材料载体同时兼具脱硝以及除尘功能；而催化剂载体中的刚性催化滤芯适用于玻璃、水泥、生物质发电等烟气脱硝除尘，而柔性催化滤袋适用于垃圾焚烧、固废焚烧、石灰窑低硫烟气等低硫烟气。与催化滤袋相比，催化滤芯在较宽的温度范围内具有良好的机械强度和化学稳定性。此外，在催化滤芯烟气净化过程中，通过滤芯外层的除尘致密膜将粉尘和废脱硫剂脱除，从而保护了负载在滤芯内部的脱硝催化剂免受SO₂及碱、碱土金属等有害物质的毒化。

对于脱VOCs技术而言，催化氧化技术因其经济可行性高、成本低、二次污染物产生量低而被认为是一种高效的方法。CN202110562186.X提出了一种分区域涂覆的VOC催化剂及其制备方法。该发明的VOC催化剂，包括载体及涂覆在所述载体上的涂层，所述涂层包括前区涂层和后区涂层，所述前区涂层位于催化剂的进气端，涂层中负载有贵金属Pt和Pd，并包含镁、铝复合氧化物Mg-Al₂O₃和二氧化铈；所述后区涂层位于催化剂的出气端，涂层中负载有贵金属Pt和Pd，并包含钨-铝复合氧化物W-Al₂O₃和氢型β分子筛，能实现在较低的贵金属负载量的前提下提升催化剂对VOCs污染物的转化效率。