Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法
【专利摘要】本发明公开了Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，首先，秸秆经粉碎机粉碎后在气氛炉中氮气气氛下炭化，得秸秆活性炭；然后，秸秆活性炭中添加碱液、铝源和导向剂水热晶化，抽滤，水洗，烘干得到NaY/C复合材料；最后，NaY/C复合材料和凹土依次添加到硝酸铁溶液中，加热回流处理，烘干，挤条成型，氮气保护下煅烧，得Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂。本发明以廉价凹土、秸秆和硝酸铁为原料制备脱硝催化剂，成本较低，凹土载体中引入高比表面积的NaY沸石和活性炭，提高了催化剂对气体的吸附能力，具有很好的脱硝效果。
【专利说明】Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，具体地说是一种以秸杆为原料制备NaY/C，添加凹土和铁盐溶液制备Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的方法。
【背景技术】
[0002]氮氧化物(NOx)是对人类健康和环境具有严重危害的大气主要污染物，其主要来源于机动车尾气和燃煤电厂的烟气，随着社会的发展，其排放标准将越来越严格。以NH3为还原剂的选择性还原(SCR)脱硝法是最经济、高效的脱硝方法，在国内外有着广泛的应用，该技术的核心是催化剂的制备。现有的脱硝催化剂是TiO2为载体负载V2O5和WO3制备(ZL200910030398.2、CN102274723A),存在价格高，窗口温度高的缺点，钒还是对环境具有较大毒性的金属。为降低成本，许多廉价载体被用来制备脱硝催化剂，如堇青石(ZL 200710062007.6)、活性炭(ZL03145680.4)、高岭土( ZLCN102389791A)、膨润土(ZL200610028191.8)、和粉煤灰(ZL200310100420.9)等被用来负载 Fe、Cu、V 和 Cr 等金属氧化物制备脱硝催化剂。
[0003]凹凸棒石黏土(以下简称凹土)也可用做载体制备脱硝催化剂，如负载TiO2和活性组分(CN101862648A)，或者与粉煤灰复合(CN102000564A)负载MnOx,或者与稻壳制备的活性炭(CN102744075A)、沸石-活性炭(CN102744095A)复合负载CuO制备脱硝催化剂，取得了较好的脱硝效果。NaY沸石具有较高比表面积，也是脱硝催化剂的常用载体(CatalysisToday,2012,6 ?11)。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提供一种Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，以秸杆为原料，经炭化、添加碱液、铝源和导向剂制备NaY/C复合材料，随后添加凹土、铁盐溶液加热回流处理，最后挤条成型、煅烧制备Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂，工艺简单，生产成本低，制备效率高。
[0005]本发明的技术解决方案是:首先，秸杆经粉碎机粉碎后在气氛炉中氮气气氛下炭化，得秸杆活性炭；然后，秸杆活性炭中添加碱液、铝源和导向剂水热晶化，抽滤，水洗，烘干得到NaY/C复合材料；最后，NaY/C复合材料和凹土依次添加到硝酸铁溶液中，加热回流处理，烘干，挤条成型，氮气保护下煅烧，得Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂。
[0006]本发明的催化剂的具体制备步骤如下:
Cl)秸杆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，通入氮气，以10°c /min升温到600?800°C炭化，保温2h，冷却至室温，得秸杆活性炭；
(2)按照固液质量体积比1:4，将秸杆活性炭加入到110g/LNa0H溶液中，搅拌30min，随后添加30?70g/LNaA102溶液和摩尔组分比17Na20: Al2O3:17Si02: 3 50 H2O的导向剂，NaAlO2溶液和导向剂体积分别为碱液体积的68.5%和35%，搅拌30min，转移到带聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，90°C晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料；
(3)按照固液质量体积比1:20，将NaY-C复合材料转移到6.48?12.96g/L硝酸铁溶液中，随后加入质量为NaY-C复合材料3倍的凹土，搅拌lh，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移到气氛炉中在氮气保护下500°C炭化2h，得到Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
[0007]本发明与现有技术相比:采用廉价凹土和秸杆为原料制备载体，活性组分为廉价铁盐，成本较低；凹土同时为粘结剂和催化剂的载体，提高了凹土的使用价值；采用回流处理，Fe3+与沸石中金属离子交换，同时可在载体表面形成的FeO纳米粒子，催化组分活性高；秸杆制备的NaY-C复合材料具有较大的比表面积，加入凹土中，增加了催化剂的孔隙，提高催化剂对气体的吸附和脱硝率。
【具体实施方式】
[0008]下面结合具体的实施例，进一步详细地描述本发明；应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明的技术解决方案，而非以任何方式限制本发明的范围。
实施例1:秸杆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，在氮气下煅烧，800°c保温2h，冷却，得秸杆活性炭；称取5g秸杆活性炭，加入20mL110g/LNa0H溶液，搅拌30min，再加入13.7mL23g/LNaA102溶液和7mL导向剂，搅拌30min，转移到反应釜中，90°C晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料；将5gNaY-C复合材料、15g凹土加入到IOOmL
6.48g/L硝酸铁溶液中，搅拌lh，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移到气氛炉中在氮气保护下500°C炭化2h，得到Fe含量为3%的Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
[0009]实施例2:秸杆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，在氮气下煅烧，700°C保温2h，冷却，得秸杆活性炭；称取5g秸杆活性炭，加入20mL110g/LNa0H溶液，搅拌30min，然后加入13.7mL50g/LNaA102溶液和7mL导向剂，搅拌30min，转移到反应釜中，90°C晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料；将5gNaY-C复合材料、15g凹土加入到IOOmL9.72g/L硝酸铁溶液中，搅拌lh，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移到气氛炉中在氮气保护下500°C炭化2h，得到Fe含量为4.5%的Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
[0010]实施例3:秸杆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，在氮气下煅烧，600°C保温2h，冷却，得秸杆活性炭；称取5g秸杆活性炭，加入20mL110g/LNa0H溶液，搅拌30min，然后加入13.7mL70g/LNaA102溶液和7mL导向剂，搅拌30min，转移到反应釜中，90°C晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料；将5gNaY-C复合材料、15g凹土加入到IOOmL12.96g/L硝酸铁溶液中，搅拌lh，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移到气氛炉中在氮气保护下500°C炭化2h，得到Fe含量为6%的Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
[0011]本发明的脱硝催化剂应用方法如下:将0.Sg脱硝催化剂加入到固定床反应器中，入口气体组成为1000X 10 6 NO，1200X 10 6 NH3, 5% O2及平衡气N2，总流速为300 mL/min,对应的空速为8000 L/ (kg.h)，反应温度为300°C，烟气分析仪检测出口 NO浓度；实施例1的脱硝催化剂的脱硝率为91.3% ;实施例2的脱硝催化剂的脱硝率为93.4% ;实施例3的脱硝催化剂的脱硝率为95.2%。
【权利要求】
1.Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:首先，秸杆经粉碎机粉碎后在气氛炉中氮气气氛下炭化，得秸杆活性炭；然后，秸杆活性炭中添加碱液、铝源和导向剂水热晶化，抽滤，水洗，烘干得到NaY/C复合材料；最后，NaY/C复合材料和凹土依次添加到硝酸铁溶液中，加热回流处理，烘干，挤条成型，氮气保护下煅烧，得Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂。
2.根据权利要求1所述的Fe-NaY-C-凹土复合烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:它的具体制备步骤如下: Cl)秸杆采用粉碎机粉碎，置于保护气氛炉中，通入氮气，以10°C /min升温到600?800°C炭化，保温2h，冷却至室温，得秸杆活性炭； (2)按照固液质量体积比1:4，将秸杆活性炭加入到110g/LNa0H溶液中，搅拌30min，随后添加30?70g/LNaA102溶液和摩尔组分比17Na20: Al2O3:17Si02: 3 50 H2O的导向剂，NaAlO2溶液和导向剂体积分别为碱液体积的68.5%和35%，搅拌30min，转移到带聚四氟乙烯内胆的不锈钢反应釜中，90°C晶化24h，冷却、抽滤、水洗、烘干，得到NaY-C复合材料； (3)按照固液质量体积比1:20，将NaY-C复合材料转移到6.48?12.96g/L硝酸铁溶液中，再加入质量为NaY-C复合材料3倍的凹土，搅拌lh，加热回流处理2h，烘干，挤条机挤条，转移气氛炉中在氮气保护下500°C炭化2h，得Fe-NaY-C-凹土复合脱硝催化剂。
【文档编号】B01J29/14GK103447072SQ201310371744
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】蒋金龙, 杨勇, 陈韬宇, 钱运华, 固旭, 陈静 申请人:淮阴工学院