專利名稱：一種催化氧化氮氧化物的催化劑的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在低溫等離子體條件下深度氧化氮氧化物的催化劑的制備 方法，該催化劑主要用于脫除熱電廠、冶煉廠、煉油廠、化工廠等固定源所排
放的工業(yè)廢氣中的N0x，屬于催化氧化技術(shù)應(yīng)用于大氣污染凈化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
氮氧化物是引起酸雨，光化學(xué)煙霧等破壞地球生態(tài)環(huán)境和損害人體健康的 主要大氣污染物。其主要來(lái)自燃煤和燃油的高溫燃燒鍋爐、硝酸或硝酸鹽廠尾 氣及汽車尾氣，而尾氣中主要的氮氧化物以一氧化氮(N0)的形式存在。如何 消除氮氧化物的污染是環(huán)境保護(hù)中 一個(gè)非常令人關(guān)注的課題。
目前多采用選擇性催化還原法對(duì)固定源廢氣中的氮氧化物進(jìn)行凈化處理， 該法運(yùn)行穩(wěn)定，選擇性好，脫硝效率高。中國(guó)專利CN1660492A中公開了一種低 溫下還原脫除氮氧化物的催化劑，該催化劑以氧化鐵(50 80%，質(zhì)量比)，二 氧化錳或氧化鋁或三氧化鉻(3 30%，質(zhì)量比)，氧化銅(0.5 10%，質(zhì)量比) 為主要活性組分，屬于復(fù)合金屬氧化物催化劑，在140。C時(shí)以氨為還原劑可使 1500ppm的NO減少93%。中國(guó)專利CN1413765A中公開了一種以氨為還原劑將氮 氧化物選擇性催化還原為氮?dú)獾拇呋瘎?，該催化劑以氧化鋁為載體，主要活性 組分為銅(0. 5 30%，以金屬計(jì)的質(zhì)量比)和錳(0. 1 10%，以金屬計(jì))。該催 化劑在150 30(TC反應(yīng)溫度下，N0轉(zhuǎn)化效率達(dá)67 98。/。。選擇性催化還原法雖 然效率較高，但設(shè)備投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，同時(shí)還存在氨的防腐蝕、防泄漏等 問(wèn)題。
吸收法脫硝技術(shù)成熟，工藝路線簡(jiǎn)潔，設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，已經(jīng)達(dá)到工業(yè)化應(yīng) 用程度，但由于廢氣中氮氧化物的主要成分為溶解度極低的NO，造成吸收過(guò)程中氣液相傳質(zhì)阻力較大，使得該技術(shù)的凈化效率較低。為提高吸收凈化效率，
研究人員采用催化氧化的方法將NO氧化為溶解度較大的N02，以促進(jìn)吸收，提 高凈化效率，但受N02液相吸收化學(xué)反應(yīng)的限制，其最高凈化效率也只有60 70%。
為此，科研人員開始研究將低溫等離子體技術(shù)和催化氧化技術(shù)相結(jié)合，利 用等離子體空間富集的大量極活潑的高活性物種(如離子，電子，激發(fā)態(tài)的原 子分子及自由基等)，協(xié)同催化氧化反應(yīng)，降低反應(yīng)的活化能，將NO深度催化 氧化成更易吸收的NA,經(jīng)氨水吸收可得硝酸銨，凈化效率可提高至90%以上，
同時(shí)實(shí)現(xiàn)了廢氣資源化。因此，開發(fā)一種在低溫等離子體條件下能夠高效催化 氧化NO的匹配催化劑十分必要，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在低溫等離子體條件下催化氧化NO的催化劑及 其制備方法，協(xié)同等離子體技術(shù)實(shí)現(xiàn)NO的催化氧化，該催化劑氧化活性突出， 在25 15(TC，低溫等離子體協(xié)同條件下，可將95 99%的NO轉(zhuǎn)化成N205， N205 經(jīng)氨水吸收后得硝酸銨產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了 NO的資源化利,。
本發(fā)明的催化劑制備方法包括如下步驟-
1、 將醋酸錳與高錳酸鉀按一定比例混合置于研缽中(摩爾比 MnAC:KMn04=0. 2 1);
2、 將混合物混合均勻，充分研磨30 40分鐘；
3、 將研缽置于60 80。C真空干燥箱內(nèi)恒溫48 72小時(shí)，真空度900 4000Pa;
4、 反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水洗滌3 4次，抽濾；再用無(wú)水乙醇洗滌2 3次， 抽濾；
5、 最后在60 80。C下真空干燥12 24小時(shí)，真空度900 4000Pa，得黑色錳氧化物顆粒。
本方法克服了傳統(tǒng)濕法存在團(tuán)聚現(xiàn)象的缺點(diǎn)，同時(shí)反應(yīng)具有無(wú)需溶劑，產(chǎn)率 高，反應(yīng)條件易掌握等優(yōu)點(diǎn)，是一種簡(jiǎn)單可行的制備納米級(jí)催化劑的方法。在
25 150°C，空速為10000 60000h'條件下，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，NO的凈化效率達(dá)到
95 99%，做到了NO資源化處理。
具體實(shí)施例方式
下面以實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容并不限于此。 實(shí)施例1:
將醋酸錳與高錳酸鉀按摩爾比MnAC:KMn04二2:3混合，并充分研磨30min， 置于7(TC烘箱內(nèi)恒溫反應(yīng)48小時(shí)，真空度1500Pa，產(chǎn)物用去離子水洗滌3次， 抽濾，再用無(wú)水乙醇洗滌3次；抽濾；于60。C下干燥12小時(shí)，真空度1500Pa， 經(jīng)壓片、粉碎、過(guò)篩制成40 60目的顆粒，即為錳氧化物催化劑。
將流量為200ml/min含0. 05%N0， 3%02和96. 95。疆2的混合氣體通入等離子體 反應(yīng)器中活化，再通過(guò)裝有0.2g上述催化劑的固定床管式反應(yīng)器中，在25t:， 空速為51000h—'條件下，將NO催化氧化，反應(yīng)后的氣體進(jìn)入氨水吸收瓶，得硝 酸銨產(chǎn)品。冊(cè)的凈化效率達(dá)98%。
實(shí)施例2:
將醋酸錳與高錳酸鉀按摩爾比MnAC:KMn0^2:3混合，并充分研磨40min， 置于7(TC烘箱內(nèi)恒溫反應(yīng)72小時(shí)，真空度900Pa，產(chǎn)物用去離子水洗滌4次， 抽濾，再用無(wú)水乙醇洗滌3次，抽濾；于7(TC下干燥18小時(shí)，真空度900Pa， 經(jīng)壓片、粉碎、過(guò)篩制成40 60目的顆粒，制得錳氧化物催化劑。
將流量為200ml/min含0. 05%NO， 3%02和96. 95°/美的混合氣體通入等離子體 及應(yīng)器中活化，再通過(guò)裝有0.2g上述催化劑的固定床管式反應(yīng)器，控制反應(yīng)溫 度為10(TC，空速為51000h—、 NO經(jīng)催化氧化之后進(jìn)入氨水吸收瓶，得硝酸銨產(chǎn)品。N0的凈化效率可達(dá)99o/Q。 實(shí)施例3:
將醋酸錳與高錳酸鉀按摩爾比MnAC:KMn0^2:3混合，并充分研磨40min， 置于80"C烘箱內(nèi)恒溫反應(yīng)60小時(shí)，真空度1800Pa，產(chǎn)物用去離子水洗滌3次， 抽濾，再用無(wú)水乙醇洗滌3次，抽濾；于70'C下干燥12小時(shí)，真空度1800Pa， 經(jīng)壓片、過(guò)篩粉碎制成40 60目的顆粒，制得錳基氧化物催化劑。
將流量為200ml/min含0. 05%N0， 3%02和96. 95%N2的混合氣體通入等離子體 反應(yīng)器中活化，再通過(guò)裝有0.2g上述催化劑的固定床管式反應(yīng)器，控制反應(yīng)溫 度為120°C，空速為15000h—、 NO經(jīng)催化氧化之后進(jìn)入氨水吸收瓶，得硝酸銨產(chǎn) 品。NO的凈化效率可達(dá)99%。
實(shí)施例4:
將醋酸錳與高錳酸鉀按摩爾比MnAC:KMn0^3:4混合，并充分研磨30min， 置于7(TC烘箱內(nèi)恒溫反應(yīng)48小時(shí)，真空度2000Pa，產(chǎn)物用去離子水洗滌4次， 抽濾，再用無(wú)水乙醇洗滌3次，抽濾；于7(TC下干燥24小時(shí)，真空度2000Pa， 經(jīng)壓片、粉碎、過(guò)篩制成40 60目的顆粒，制得錳氧化物催化劑。
將流量為200ml/min含0. 03%N0， 3%02和96. 97%N2的的混合氣體通入等離子 體反應(yīng)器中活化，再通過(guò)裝有0.2g上述催化劑的固定床管式反應(yīng)器，在25"C， 空速為51000h1勺條件下，將NO催化氧化之后，氣體進(jìn)入氨水吸收瓶，得硝 酸銨產(chǎn)品。NO的凈化效率為989L
權(quán)利要求
1、一種在低溫等離子體條件下深度氧化氮氧化物的催化劑的制備方法，其特征在于如下步驟1)、將醋酸錳與高錳酸鉀按混合置于研缽中；2)、將混合物混合均勻，充分研磨30~40分鐘；3)、將研缽置于真空干燥箱內(nèi)恒溫48~72小時(shí)；4)、反應(yīng)產(chǎn)物用去離子水洗滌3~4次，抽濾；再用無(wú)水乙醇洗滌2~3次，抽濾；5)、在60~80℃下真空干燥12~24小時(shí)，真空度900~4000Pa，得黑色錳氧化物顆粒。
2、 按照權(quán)利耍求1所述的在低溫等離子體條件下深度氧化氮氧化物的催化 劑的制備方法，其特征在于所述的醋酸錳與高錳酸鉀的摩爾比 MnAC:KMn04=0. 2 1。
3、 按照權(quán)利要求1所述的在低溫等離子體條件下深度氧化氮氧化物的催化 劑的制備方法，其特征在于所述的真空干燥箱內(nèi)的溫度為6(T8(TC，真空度 90(T4000Pa。
4、 按照權(quán)利要求1所述的在低溫等離子體條件下深度氧化氮氧化物的催化 劑的制備方法，其特征在于所述的黑色錳氧化物顆粒為40 60目。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種在低溫等離子體條件下催化氧化NO的催化劑及其制備方法，協(xié)同等離子體技術(shù)實(shí)現(xiàn)NO的催化氧化，該催化劑氧化活性突出，在25～150℃，低溫等離子體協(xié)同條件下，可將95～99％的NO轉(zhuǎn)化成N₂O₅，N₂O₅經(jīng)氨水吸收后得硝酸銨產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了NO的資源化利用。該催化劑主要用于脫除熱電廠、冶煉廠、煉油廠、化工廠等固定源所排放的工業(yè)廢氣中的NOx，屬于催化氧化技術(shù)應(yīng)用于大氣污染凈化技術(shù)領(lǐng)域。該方法克服了傳統(tǒng)濕法存在團(tuán)聚現(xiàn)象的缺點(diǎn)，同時(shí)反應(yīng)具有無(wú)需溶劑，產(chǎn)率高，反應(yīng)條件易掌握等優(yōu)點(diǎn)，是一種簡(jiǎn)單可行的制備納米級(jí)催化劑的方法。在25～150℃，空速為10000～60000h^-1條件下，經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)，NO的凈化效率達(dá)到95～99％，做到了NO資源化處理。
文檔編號(hào)C01C1/18GK101530795SQ20091009439
公開日2009年9月16日 申請(qǐng)日期2009年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月24日
發(fā)明者于麗麗, 余瓊粉, 唐曉龍, 易紅宏, 華 李, 楊麗娜 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)