的催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鍋爐煙氣脫硝催化劑的制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種同時(shí)脫除二噁英和勵(lì),的催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二噁英(D1xin)是垃圾焚燒處理和燃煤電廠等高溫運(yùn)行中產(chǎn)生的一種持久性有機(jī)污染物(POPs)，包括多氯二苯并二噁英(P⑶Ds)和多氯二苯并呋喃(P⑶Fs)。二噁英具有極強(qiáng)的穩(wěn)定性，在自然條件下很難降解，通過環(huán)境擴(kuò)散及生物鏈富集會(huì)對(duì)人體健康造成極大的危害，包括致畸、致癌、致突變等。這些持久性危害讓人們逐漸認(rèn)識(shí)到消除和控制此類污染物的迫切性和必要性。
[0003]大氣中的NOx—種常見大氣污染物，它不僅能引起酸雨、光化學(xué)煙霧、地表水富營養(yǎng)化等破壞生態(tài)環(huán)境的一系列問題，同時(shí)也會(huì)危及人類健康。因此，控制大氣中N0J]排放引起了全球的關(guān)注，我國也將其列為目前大氣環(huán)境保護(hù)中的重點(diǎn)。
[0004]20世紀(jì)90年代初，日本電鏡專家Iijima首先在Nature報(bào)道了多壁碳納米管，作為一種人工制備的特殊低維材料。碳納米管(CNT)表現(xiàn)出許多獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)性質(zhì)，如獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)、較大的比表面積、較強(qiáng)的吸附能力、優(yōu)良的導(dǎo)電性，是理想的催化劑載體。
[0005]有研究表明，在較低溫度下，用于脫除NO#] SCR催化劑能夠促進(jìn)二噁英的催化分解。同時(shí)，NOa*對(duì)二噁英的催化氧化分解有促進(jìn)作用。因此，廣泛商用的SCR催化劑是可以同時(shí)脫除二噁英和NOj勺。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明給出了釩鈦基蜂窩狀SCR催化劑的改性方法，即一種同時(shí)脫除二噁英和NOx的催化劑及其制備方法，目的在于能夠在較低的反應(yīng)溫度下達(dá)到同時(shí)脫除二噁英和N0X。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為:
一種同時(shí)脫除二噁英和NOJ勺催化劑，由下列組分組成:
活性組分=V2O5，含量為0.5wt% ;
助劑=WO3，含量為2wt%;
載體:多壁碳納米管和1102的混合載體，多壁碳納米管含量為l~25wt%，T12含量為70-95wt% ；
潤滑劑:硬脂酸和乳酸，占0.1-0.5 Wt %，硬酯酸與乳酸的質(zhì)量比為0.2:1 ;
成型助劑:玻璃纖維和甲基纖維素，1_5%，玻璃纖維與甲基纖維素質(zhì)量比為(4-20):1 ; 以上各組分的總和為100 wt%。
[0008]所述一種同時(shí)脫除二噁英和NOx的催化劑，其制備方法的步驟如下:
(I)按V2O5和WO 3分別占催化劑0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏釩酸銨和偏鎢酸銨，分別溶解于兩倍摩爾比的草酸溶液中，待充分溶解后混合形成活性液待用； (2)按多壁碳納米管和1102分別占催化劑的l~25wt%、70~95wt%取料多壁碳納米管和硫酸鈦，將其投加到甲醇中，超聲攪拌分散后用二次去離子水洗滌去除各種雜質(zhì)成份，過濾后真空干燥保存12?24小時(shí)，再經(jīng)研磨得到催化劑載體固體粉末；
(3)向步驟(2)得到的載體粉末中按質(zhì)量比0.2:1: (20-40): (6-10)加入硬脂酸、乳酸、水和質(zhì)量濃度為15%的氨水，硬脂酸和乳酸占催化劑0.1-0.5wt%，充分混合均勻；
(4)將步驟(I)的活性液加入到步驟(3)的混合物料中，再按(4-20):1的質(zhì)量比加入成型助劑玻璃纖維和甲基纖維素，玻璃纖維和甲基纖維素占1_5%，充分?jǐn)嚢杈鶆虺赡嗔希?br> (5)泥料經(jīng)過濾、干燥、擠出成型、煅燒、切割、包裝等工序得到催化劑成品。
[0009]所述的步驟(I)中，多壁碳納米管替換了部分T12作為催化劑載體。
[0010]所述的硫酸鈦?zhàn)鳛楦呋钚缘蜏豐CR催化劑載體制備原料。
[0011]所述的步驟(2)中，用二次去離子水反復(fù)洗滌步驟(I)的混合溶液I?2小時(shí)，去除殘留的各種雜質(zhì)成份。
[0012]采用上述方案后，本發(fā)明所述多壁碳納米管是近年來被發(fā)現(xiàn)的優(yōu)良催化劑載體，其獨(dú)特的中空結(jié)構(gòu)和表面特性使催化劑具有較好的反應(yīng)活性，選擇性和熱穩(wěn)定性。負(fù)載其表面的釩鈦基活性組分不僅使其分散性好，而且載體表面與活性組分間的電子效應(yīng)使催化劑的供氧能力和吸附能力更強(qiáng)。用多壁碳納米管替換了部分T12載體后，催化劑比表面積較大，且能夠在較低溫度下實(shí)現(xiàn)較高的NOJ兌除率。
[0013]總之，本發(fā)明的催化劑可以有效地脫除N0X，同時(shí)對(duì)于垃圾處理及燃煤等高溫運(yùn)行產(chǎn)生的二噁英也有較好的催化分解促進(jìn)作用。本發(fā)明所述催化劑的制備方法采用浸漬法，并采用兩段溫度焙燒方式，步驟簡(jiǎn)單，且穩(wěn)定性較好。
【附圖說明】
[0014]圖1為催化劑的X射線衍射圖(XRD);
圖2為催化劑的掃描電鏡圖(SEM);
圖3為催化劑的透射電鏡圖(TEM)。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1:
(1)按V2O5和WO3分別占催化劑0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏釩酸銨和偏鎢酸銨，分別溶解于兩倍摩爾質(zhì)量的草酸溶液中，待充分溶解后混合形成活性液待用；
(2)按多壁碳納米管和T12分別占催化劑的19wt%、76wt%取料多壁碳納米管和硫酸鈦，將其投加到甲醇中，超聲、攪拌分散后用二次去離子水洗滌去除各種雜質(zhì)成份，過濾后真空干燥保存15小時(shí)，再經(jīng)研磨得到催化劑載體固體粉末；
(3)向步驟(2)得到的載體粉末中按質(zhì)量比0.2:1: 30:9加入硬脂酸、乳酸、水和質(zhì)量濃度為15%的氨水，硬脂酸和乳酸占催化劑0.5wt%，充分混合均勻；
(4)將步驟(I)的活性液加入到步驟(3)的混合物料中，再按6:1的質(zhì)量比加入成型助劑玻璃纖維和甲基纖維素，玻璃纖維和甲基纖維素占2%，充分?jǐn)嚢杈鶆虺赡嗔希?br> (5)泥料經(jīng)過濾、干燥、擠出成型、煅燒、切割、包裝等工序得到催化劑成品。
[0016]實(shí)施例2: (1)按V2O5和WO3分別占催化劑0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏釩酸銨和偏鎢酸銨，分別溶解于兩倍摩爾比的草酸溶液中，待充分溶解后混合形成活性液待用；
(2)按多壁碳納米管和T12分別占催化劑的13.5wt%,81wt%取料多壁碳納米管和硫酸鈦，將其投加到甲醇中，超聲攪拌分散后用二次去離子水洗滌去除各種雜質(zhì)成份，過濾后真空干燥保存15小時(shí)，再經(jīng)研磨得到催化劑載體固體粉末；
(3 )向步驟(2 )得到的載體粉末中按質(zhì)量比0.2:1:30:9加入硬脂酸、乳酸、水和質(zhì)量濃度為15%的氨水，硬脂酸和乳酸占催化劑0.3wt%，充分混合均勻；
(4)將步驟(I)的活性液加入到步驟(3)的混合物料中，再按6:1的質(zhì)量比加入成型助劑玻璃纖維和甲基纖維素，玻璃纖維和甲基纖維素占2.7%，充分?jǐn)嚢杈鶆虺赡嗔希?br> (5)泥料經(jīng)過濾、干燥、擠出成型、煅燒、切割、包裝等工序得到催化劑成品。
[0017] 實(shí)施例3:
(1)按V2O5和WO3分別占催化劑0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏釩酸銨和偏鎢酸銨，分別溶解于兩倍摩爾比的草酸溶液中，待充分溶解后混合形成活性液待用；
(2)按多壁碳納米管和T12分別占催化劑的7.3wt%、87.6wt%取料多壁碳納米管和硫酸鈦，將其投加到甲醇中，超聲攪拌分散后用二次去離子水洗滌去除各種雜質(zhì)成份，過濾后真空干燥保存15小時(shí)，再經(jīng)研磨得到催化劑載體固體粉末；
(3 )向步驟(2 )得到的載體粉末中按質(zhì)量比0.2:1:30:9加入硬脂酸、乳酸、水和質(zhì)量濃度為15%的氨水，硬脂酸和乳酸占催化劑0.lwt%，充分混合均勻；
(4)將步驟(I)的活性液加入到步驟(3)的混合物料中，再按6:1的質(zhì)量比加入成型助劑玻璃纖維和甲基纖維素，玻璃纖維和甲基纖維素占2.5%，充分?jǐn)嚢杈鶆虺赡嗔希?br> (5)泥料經(jīng)過濾、干燥、擠出成型、煅燒、切割、包裝等工序得到催化劑成品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種同時(shí)脫除二噁英和NO J]催化劑，其特征在于由下列組分組成: 活性組分=V2O5，含量為0.5wt% ; 助劑=WO3，含量為2wt%; 載體:多壁碳納米管和1102的混合載體，多壁碳納米管含量為l~25wt%，T12含量為70-95wt% ； 潤滑劑:硬脂酸和乳酸，占0.1-0.5 wt %，硬酯酸與乳酸的質(zhì)量比為0.2:1 ; 成型助劑:玻璃纖維和甲基纖維素，1_5%，玻璃纖維與甲基纖維素質(zhì)量比(4-20):1 ; 以上各組分的總和為100 wt%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種同時(shí)脫除二噁英和NOx的催化劑，其特征在于其制備方法的步驟如下: (1)按V2O5和WO3分別占催化劑0.5 wt%、2 wt%的比例取料偏釩酸銨和偏鎢酸銨，分別溶解于兩倍摩爾比的草酸溶液中，待充分溶解后混合形成活性液待用； (2)按多壁碳納米管和1102分別占催化劑的l~25wt%、70~95wt%取料多壁碳納米管和硫酸鈦，將其投加到甲醇中，超聲攪拌分散后用二次去離子水洗滌去除各種雜質(zhì)成份，過濾后真空干燥保存12?24小時(shí)，再經(jīng)研磨得到催化劑載體固體粉末； (3)向步驟(2)得到的載體粉末中按質(zhì)量比0.2:1: (20-40): (6-10)加入硬脂酸、乳酸、水和質(zhì)量濃度為15%的氨水，硬脂酸和乳酸占催化劑0.1-0.5wt%，充分混合均勻； (4)將步驟(I)的活性液加入到步驟(3)的混合物料中，再按(4-20):1的質(zhì)量比加入成型助劑玻璃纖維和甲基纖維素，玻璃纖維和甲基纖維素占1_5%，充分?jǐn)嚢杈鶆虺赡嗔希? (5)泥料經(jīng)過濾、干燥、擠出成型、煅燒、切割、包裝等工序得到催化劑成品。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同時(shí)脫除二噁英和NO^]催化劑，其特征在于:所述的步驟(2)中，用二次去離子水反復(fù)洗滌步驟(I)的混合溶液I?2小時(shí)，去除殘留的各種雜質(zhì)成份。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種同時(shí)脫除二噁英和NO^]催化劑，其特征在于:所述的硫酸鈦?zhàn)鳛楦呋钚缘蜏豐CR催化劑載體制備原料。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種同時(shí)脫除二噁英和NOx的催化劑，由下列組分組成：活性組分：V2O5，含量為0.5wt%；助劑：WO3，含量為2wt%；載體：多壁碳納米管和TiO2的混合載體，多壁碳納米管含量為1~25wt%，TiO2含量為70-95wt%；潤滑劑：硬脂酸和乳酸，占0.1-0.5wt%；成型助劑：玻璃纖維和甲基纖維素，1-5%。本發(fā)明還公開了催化劑的制備方法。本發(fā)明催化劑可以有效地脫除NOx，對(duì)于垃圾處理及燃煤等高溫運(yùn)行產(chǎn)生的二噁英也有較好的催化分解促進(jìn)作用。本發(fā)明制備方法步驟簡(jiǎn)單，且穩(wěn)定性較好。
【IPC分類】B01D53/86, B01D53/56, B01D53/70, B01J23/30
【公開號(hào)】CN105013473
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510425753
【發(fā)明人】王洪明, 黃麗明, 楊廣華, 林蘇芳
【申請(qǐng)人】福建紫荊環(huán)境工程技術(shù)有限公司
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年7月20日