【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及煙氣凈化領(lǐng)域，具體涉及一種cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

化石燃料燃燒所釋放出來(lái)的煙氣中主要的污染物為so2和nox，對(duì)大氣造成嚴(yán)重的污染。隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，so2和nox的排放量不斷增加，環(huán)境問(wèn)題已成為影響我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。因此，so2和nox的有效凈化已被廣泛關(guān)注。

國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有煙氣凈化技術(shù)中除塵、脫硫、脫硝往往是在多個(gè)獨(dú)立系統(tǒng)中分別完成，不但占地面積大，而且投資、操作費(fèi)用高，并且隨著煙氣脫硫的普及，大氣中氮氧化物危害所占的比例將越來(lái)越大。因此，同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)日益受到各國(guó)的重視。

相關(guān)技術(shù)中，脫硫脫硝催化劑能同時(shí)實(shí)現(xiàn)脫除so2和nox，具有較好的應(yīng)用前景。然而，目前脫硫脫硝催化劑的脫硫脫硝效果不佳，至今也未能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用。

因此，開(kāi)發(fā)一種新的脫硫脫硝催化劑解決上述技術(shù)問(wèn)題具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種脫硫脫硝效率高的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述載體為占總重量80-85％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量5-10％的cuo和占總重量5-10％的feo；所述助催化劑包括占總重量1-3％的nio和占總重量1-3％的coo。

優(yōu)選的，所述cuo、feo、nio和coo分別由對(duì)應(yīng)的硝酸鹽分解產(chǎn)生。

優(yōu)選的，所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的反應(yīng)溫度為300-400℃。

優(yōu)選的，所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的反應(yīng)溫度為400℃。

本發(fā)明還提供一種cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法。所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟s1：將所述zsm-5載體于500-600℃條件下焙燒3-6小時(shí)后冷卻備用；

步驟s2：按所述活性成分和所述助催化劑的量計(jì)算并稱(chēng)取對(duì)應(yīng)的前置原料，將前置原料在去離子水中溶解，再加入步驟s1處理得到的zsm-5載體進(jìn)行混合；

步驟s3：將步驟s2的混合物進(jìn)行真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅(qū)體；

步驟s4：將步驟s3得到的前驅(qū)體置于干燥箱中并在100-120℃條件下恒溫干燥，且干燥過(guò)程中，以n2作為保護(hù)氣體，使所述干燥箱內(nèi)處于無(wú)氧狀態(tài)；

步驟s5：將步驟s4得到的產(chǎn)品置于馬弗爐中，在580-650℃條件下焙燒，得到所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑。

優(yōu)選的，還包括步驟s6：以20-30mpa的壓力進(jìn)行壓片，然后篩分備用。

優(yōu)選的，所述步驟s5還包括始終通入n2作為保護(hù)氣體，使馬弗爐內(nèi)始終處于無(wú)氧狀態(tài)，待馬弗爐冷卻至常溫后停止通入n2。

優(yōu)選的，所述步驟s2中，去離子水與zsm-5載體的重量比為10：1-20：1。

優(yōu)選的，所述步驟s2還包括將混合物在60-80℃的恒溫水浴中進(jìn)行攪拌。

與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，脫硫脫硝效果好。將其應(yīng)用于煙氣凈化工藝中，催化劑反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，so2的脫除率為大于90％，nox的脫除效率大于98％。

【具體實(shí)施方式】

下面將通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。

實(shí)施例一

一種cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟s1：將80.5gzsm-5載體于500℃條件下焙燒3小時(shí)后冷卻備用；

步驟s2：按活性成分、助催化劑的量計(jì)算并稱(chēng)取其前置原料，將前置原料在去離子水中溶解，再加入步驟s1處理得到的zsm-5載體進(jìn)行混合；

具體的，所述活性成分包括為8gcuo和8gfeo，助催化劑包括2gnio和1.5gcoo；對(duì)應(yīng)地，以硝酸銅為cuo的前置原料，稱(chēng)取18.8g硝酸銅；以硝酸亞鐵為feo的前置原料，稱(chēng)取20g硝酸亞鐵；以ni(no3)2·6h2o為nio的前置原料，稱(chēng)取7.8gni(no3)2·6h2o；以co(no3)2·6h2o為coo的前置原料，稱(chēng)取2.6gcoo；并將稱(chēng)取的硝酸銅、硝酸亞鐵、ni(no3)2·6h2o、co(no3)2·6h2o溶解于去離子水中，并加入步驟s1處理后的80.5gzsm-5載體；然后在60-80℃的恒溫水浴中攪拌4小時(shí)，使其充分混合，且充分浸漬；其中去離子水與zsm-5載體的重量比為20：1；

步驟s3：將步驟s2的混合物進(jìn)行真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅(qū)體；

具體的，先將步驟s2的混合物在空氣中暴露48小時(shí)，然后于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中在80℃條件下真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅(qū)體；

步驟s4：將步驟s3得到的前驅(qū)體置于干燥箱中并在120℃條件下恒溫干燥2小時(shí)，且干燥過(guò)程中，以n2作為保護(hù)氣體，使所述干燥箱內(nèi)處于無(wú)氧狀態(tài)；

步驟s5：將步驟s4得到的產(chǎn)品置于馬弗爐中，在580℃條件下焙燒4小時(shí)，使硝酸鹽充分分解，得到所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑；該步驟中，需要不段向馬弗爐中通入n2作為保護(hù)氣體，使馬弗爐內(nèi)始終處于無(wú)氧狀態(tài)，待馬弗爐冷卻至常溫后停止通入n2；

步驟s6：以20-30mpa的壓力進(jìn)行壓片，然后篩分備用。

通過(guò)所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，制備得到的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述載體為占總重量80.5％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量8％的cuo和占總重量8％的feo；所述助催化劑包括占總重量2％的nio和占總重量1.5％的coo。

將所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑進(jìn)行煙氣凈化應(yīng)用試驗(yàn)，具體如下：

在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行該應(yīng)用試驗(yàn)，制備得到的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑被固定在石英管反應(yīng)器中部，利用鋼瓶?jī)?nèi)的n2、no、so2、o2、nh3混合成一定配比的模擬煙氣，經(jīng)過(guò)石英管反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)對(duì)反應(yīng)器前后的各污染氣體的濃度進(jìn)行檢測(cè)，表征催化劑的脫硫脫硝性能。

模擬煙氣在催化劑中的反應(yīng)溫度設(shè)置在300～400℃，此溫度為現(xiàn)有燃煤鍋爐scr反應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)。上述實(shí)施例制備的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑在表征試驗(yàn)中，反應(yīng)氣體組成為：750ppmno，900ppmnh3，5％o2，750ppmso2，n2作為平衡氣，氣體流量為1.5l/min。

將所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的脫硫脫硝性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

(1)催化劑反應(yīng)溫度為300℃時(shí)，so2的脫除效率為80.5％，nox的脫除效率為85.2％。

(2)催化劑反應(yīng)溫度為350℃時(shí)，so2的脫除效率為88.2％，nox的脫除效率為95.3％。

(3)催化劑反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，so2的脫除效率為90.7％，nox的脫除效率為98.6％。

實(shí)施例二

一種cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟s1：將81gzsm-5載體于500℃條件下焙燒6小時(shí)后冷卻備用；

步驟s2：按活性成分、助催化劑的量計(jì)算并稱(chēng)取其前置原料，將前置原料在去離子水中溶解，再加入步驟s1處理得到的zsm-5載體進(jìn)行混合；

具體的，所述活性成分包括為5gcuo和10gfeo，助催化劑包括1gnio和3gcoo；對(duì)應(yīng)地，以硝酸銅為cuo的前置原料，稱(chēng)取11.8g硝酸銅；以硝酸亞鐵為feo的前置原料，稱(chēng)取25g硝酸亞鐵；以ni(no3)2·6h2o為nio的前置原料，稱(chēng)取3.9gni(no3)2·6h2o；以co(no3)2·6h2o為coo的前置原料，稱(chēng)取5.3gcoo；并將稱(chēng)取的硝酸銅、硝酸亞鐵、ni(no3)2·6h2o、co(no3)2·6h2o溶解于去離子水中，并加入步驟s1處理后的81gzsm-5載體；然后在60-80℃的恒溫水浴中攪拌4小時(shí)，使其充分混合，且充分浸漬；其中去離子水與zsm-5載體的重量比為15：1；

步驟s3：將步驟s2的混合物進(jìn)行真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅(qū)體；

具體的，先將步驟s2的混合物在空氣中暴露48小時(shí)，然后于旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中在80℃條件下真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅(qū)體；

步驟s4：將步驟s3得到的前驅(qū)體置于干燥箱中并在100℃條件下恒溫干燥2小時(shí)，且干燥過(guò)程中，以n2作為保護(hù)氣體，使所述干燥箱內(nèi)處于無(wú)氧狀態(tài)；

步驟s5：將步驟s4得到的產(chǎn)品置于馬弗爐中，在650℃條件下焙燒4小時(shí)，使硝酸鹽充分分解，得到所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑；該步驟中，需要不段向馬弗爐中通入n2作為保護(hù)氣體，使馬弗爐內(nèi)始終處于無(wú)氧狀態(tài)，待馬弗爐冷卻至常溫后停止通入n2；

步驟s6：以20-30mpa的壓力進(jìn)行壓片，然后篩分備用。

通過(guò)所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，制備得到的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述載體為占總重量81％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量5％的cuo和占總重量10％的feo；所述助催化劑包括占總重量1％的nio和占總重量3％的coo。

將所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑進(jìn)行煙氣凈化應(yīng)用試驗(yàn)，具體如下：

在固定床反應(yīng)器中進(jìn)行該應(yīng)用試驗(yàn)，制備得到的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑被固定在石英管反應(yīng)器中部，利用鋼瓶?jī)?nèi)的n2、no、so2、o2、nh3混合成一定配比的模擬煙氣，經(jīng)過(guò)石英管反應(yīng)器中進(jìn)行反應(yīng)，通過(guò)對(duì)反應(yīng)器前后的各污染氣體的濃度進(jìn)行檢測(cè)，表征催化劑的脫硫脫硝性能。

模擬煙氣在催化劑中的反應(yīng)溫度設(shè)置在300～400℃，此溫度為現(xiàn)有燃煤鍋爐scr反應(yīng)溫度區(qū)間內(nèi)。上述實(shí)施例制備的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑在表征試驗(yàn)中，反應(yīng)氣體組成為：750ppmno，900ppmnh3，5％o2，750ppmso2，n2作為平衡氣，氣體流量為1.5l/min。

將所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的脫硫脫硝性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

(1)催化劑反應(yīng)溫度為300℃時(shí)，so2的脫除效率為80.2％，nox的脫除效率為84.8％。

(2)催化劑反應(yīng)溫度為350℃時(shí)，so2的脫除效率為87.8％，nox的脫除效率為94.9％。

(3)催化劑反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，so2的脫除效率為90.3％，nox的脫除效率為98.4％。

實(shí)施例三

所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述載體為占總重量81％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量10％的cuo和占總重量5％的feo；所述助催化劑包括占總重量3％的nio和占總重量1％的coo。

本實(shí)施例中，所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法同實(shí)施一相同，在此不做贅述。

將本實(shí)施例的所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑進(jìn)行煙氣凈化應(yīng)用試驗(yàn)，試驗(yàn)方法和條件與實(shí)施例一相同，并對(duì)同等條件下的脫硫脫硝性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

(1)催化劑反應(yīng)溫度為300℃時(shí)，so2的脫除效率為79.6％，nox的脫除效率為84.5％。

(2)催化劑反應(yīng)溫度為350℃時(shí)，so2的脫除效率為87.4％，nox的脫除效率為94.2％。

(3)催化劑反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，so2的脫除效率為90.1％，nox的脫除效率為98.2％。

實(shí)施例四

所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述載體為占總重量85％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量6％的cuo和占總重量6％的feo；所述助催化劑包括占總重量1.5％的nio和占總重量1.5％的coo。

本實(shí)施例中，所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法同實(shí)施一相同，在此不做贅述。

將本實(shí)施例的所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑進(jìn)行煙氣凈化應(yīng)用試驗(yàn)，試驗(yàn)方法和條件與實(shí)施例一相同，并對(duì)同等條件下的脫硫脫硝性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

(1)催化劑反應(yīng)溫度為300℃時(shí)，so2的脫除效率為80.3％，nox的脫除效率為85％。

(2)催化劑反應(yīng)溫度為350℃時(shí)，so2的脫除效率為88％，nox的脫除效率為95.2％。

(3)催化劑反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，so2的脫除效率為90.5％，nox的脫除效率為98.4％。

實(shí)施例五

所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質(zhì)量百分比計(jì)，所述載體為占總重量83％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量7％的cuo和占總重量6％的feo；所述助催化劑包括占總重量2％的nio和占總重量2％的coo。

本實(shí)施例中，所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法同實(shí)施一相同，在此不做贅述。

將本實(shí)施例的所述cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑進(jìn)行煙氣凈化應(yīng)用試驗(yàn)，試驗(yàn)方法和條件與實(shí)施例一相同，并對(duì)同等條件下的脫硫脫硝性能進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如下：

(1)催化劑反應(yīng)溫度為300℃時(shí)，so2的脫除效率為80.8％，nox的脫除效率為86.6％。

(2)催化劑反應(yīng)溫度為350℃時(shí)，so2的脫除效率為88.7％，nox的脫除效率為95.9％。

(3)催化劑反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，so2的脫除效率為91.2％，nox的脫除效率為98.9％。

與相關(guān)技術(shù)相比，本發(fā)明提供的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的cufenico/zsm-5脫硫脫硝催化劑，脫硫脫硝效果好。將其應(yīng)用于煙氣凈化工藝中，催化劑反應(yīng)溫度為400℃時(shí)，so2的脫除率為大于90％，nox的脫除效率大于98％。

以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施方式，在此應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出改進(jìn)，但這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。