本发明涉及一种脱硝催化剂的制备方法及其应用。
背景技术：
氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物，可以引起酸雨、光化学污染、温室效应及臭氧层的破坏。NOx的主要来源之一是燃煤燃烧所释放的烟气，含大量的NO、NO2和少量的N2O；其次是汽车排放的尾气。随着我国电力工业的发展和私家汽车的普及，NOx的排放总量在快速的增长，控制和治理NOx的污染已迫在眉睫，其中燃煤烟气的脱硝是控制NOx的重要措施之一。
目前燃煤烟气脱硝的技术主要有选择性催化还原脱硝(SCR)、选择性非催化还原脱硝(SNCR)、液体吸收法、等离子体活化法和吸附法等。其中，以NH3为还原剂的SCR技术是目前烟气脱硝最有效的方法，也是国际上应用最多、技术最成熟的方法。SCR技术成果运用的关键是选择合适的催化剂，催化剂的种类、形式、寿命和反应温度均影响SCR法脱硝的效率。SCR催化剂目前应用较多的是金属氧化物，其反应温度多为320-400℃之间，从高效、经济和易于锅炉匹配的角度上看，在120-200℃范围内脱硝更为优越，因此低温SCR催化剂的研究越来越受到重视。
凹凸棒石粘土是一种廉价的天然铝镁硅酸盐矿物，具有独特的纤维状晶体结构及优越的胶体、吸附、催化和充填等物化性能，在环境保护、化工、轻工、农林、建材等多个领域均有极其广泛的应用。凹凸棒石粘土具有大的比表面积和较好的吸附活性，其结构中的Mg2+、Al3+很容易被其它金属离子交换，形成活性位，是一种很好的吸附剂和载体。凹凸棒石粘土与活性炭、沸石等常见的脱硫脱硝吸附剂相比，凹凸棒石粘土的比表面积较小，分散性也较差，因此有必要对凹凸棒石粘土载体进行改良，提高相应的催化剂对烟气脱硝效果。
到目前为止以凹凸棒石粘土和活性炭复合负载活性金属氧化物五氧化二钒在烟气同时脱硫脱硝技术中的应用研究国尚未见报道。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种脱硝催化剂，该脱硝催化剂生产简单、成本低廉，能够高效脱硝。
本发明的一种脱硝催化剂，包括复合载体以及负载在所述复合载体上的活性组分，所述复合载体由质量比为10:1-3的凹凸棒石粘土和活性炭组成，所述活性组分为五氧化二钒。
进一步的，所述催化剂中复合载体与活性组分的质量比为3-23:1。
进一步的，所述复合载体上还负载有助催化剂，所述脱硝催化剂中助催化剂质量百分数为0.1-5％。
进一步的，所述助催化剂为氧化镍或氧化钴中的一种或两种。
本发明的一种脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将粒径为45-60μm的凹凸棒石粘土粉以及活性炭加入醋酸水溶液中，混合均匀后加入适量的水搅拌成糊状，并放入成型机中成型，经干燥、焙烧后，得到凹凸棒石粘土和活性炭的复合载体，其中，活性炭与凹凸棒石粘土的质量比为1-3:10，优选1:10-5。
(2)将步骤(1)中得到的复合载体放入0.5-0.8mol/L的NH4VO3水溶液中，采用等体积浸渍2-7小时，优选4-6小时，然后取出并分别在50-70℃下干燥2-3小时、90-110℃下干燥5-6小时，干燥后在200-400℃下焙烧2-3小时，优选200-300℃，得到脱硝催化剂。
进一步的，步骤(1)中，在90-110℃下干燥4-6h。
进一步的，步骤(1)中，在惰性气体保护下，300-500℃下焙烧1-5h，优选2-4小时。
进一步的，步骤(2)中，NH4VO3水溶液中NH4VO3的浓度为0.5-0.8mol/L。
本发明的一种脱硝催化剂的使用方法，将脱硝催化剂装入固定床反应器中，在120-300℃下通入烟气。
进一步的，所述烟气流量为400-600mL/min，脱硝率80-90％。
借由上述方案，本发明至少具有以下优点：
1、本发明的脱硝催化剂生产简单、成本低廉，能够高效脱硝，脱硝率达80-90％；
2、可直接利用凹凸棒石粘土和农业废弃物如秸秆制备的活性炭为原料制备脱硝催化剂，制备成本低。
3、本发明的脱硝催化剂活性高，性能稳定，可反复使用，不造成二次污染。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
在粒径为60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面积为700m2/g的稻壳制备的活性炭粉末，加入量为凹凸棒石粘土的12％，逐量加醋酸水溶液同时并均匀搅拌直至成糊状，挤条成型，在烘箱中于100℃干燥3小时，在氮气保护下300℃下焙烧2小时，制成复合载体；将制成的复合载体放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等体积浸渍2小时后，在60℃干燥3小时，然后在10℃干燥5小时后于200℃焙烧3小时制得脱硝催化剂，碾磨，40-60目过筛；将脱硝催化剂1.0克装入固定床反应器中，升温至200℃通气反应，模拟烟气的组成为NH3 500ppm，NO2500ppm，平衡气为N2和5％的O2，气体流量500mL/min，脱硝率为74％。
实施例2：
在粒径为45μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面积为700m2/g的稻壳制备的活性炭粉末，加入量为凹凸棒石粘土的20％，逐量加醋酸水溶液同时并均匀搅拌直至成糊状，挤条成型，在烘箱中于100℃干燥5小时，在氮气保护下350℃下焙烧2小时，制成复合载体；将制成的复合载体放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等体积浸渍2小时后，在60℃干燥3小时，然后在10℃干燥5小时后于300℃焙烧3小时制得脱硝催化剂，碾磨，40-60目过筛；将脱硝催化剂1.0克装入固定床反应器中，升温至200℃通气反应，模拟烟气的组成为NH3 500ppm，NO2500ppm，平衡气为N2和5％的O2，气体流量500mL/min，脱硝率为85％。
实施例3：
在粒径为60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面积为700m2/g的稻壳制备的活性炭粉末，加入量为凹凸棒石粘土的30％，逐量加醋酸水溶液同时并均匀搅拌直至成糊状，挤条成型，在烘箱中于100℃干燥4小时，在氮气保护下350℃下焙烧2小时，制成复合载体；将制成的复合载体放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等体积浸渍2小时后，在60℃干燥3小时，然后在10℃干燥5小时后于300℃焙烧3小时制得脱硝催化剂，碾磨，40-60目过筛；将脱硝催化剂1.0克装入固定床反应器中，升温至250℃通气反应，模拟烟气的组成为NH3 500ppm，NO2500ppm，平衡气为N2和5％的O2，气体流量500mL/min，脱硝率为70％。
实施例4：
在粒径为60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面积为700m2/g的稻壳制备的活性炭粉末，加入量为凹凸棒石粘土的20％，逐量加醋酸水溶液同时并均匀搅拌直至成糊状，挤条成型，在烘箱中于100℃干燥5小时，在氮气保护下300℃下焙烧2小时，制成复合载体；将制成的复合载体放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等体积浸渍2小时后，在60℃干燥3小时，然后在10℃干燥5小时后于300℃焙烧3小时制得脱硝催化剂，碾磨，40-60目过筛；将脱硝催化剂剂1.0克装入固定床反应器中，升温至200℃通气反应，模拟烟气的组成为NH3 600ppm，NO2 500ppm，平衡气为N2和5％的O2，气体流量500mL/min，脱硝率为90％。
实施例5：
在粒径为60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面积为700m2/g的稻壳制备的活性炭粉末，加入量为凹凸棒石粘土的20％，逐量加醋酸水溶液同时并均匀搅拌直至成糊状，挤条成型，在烘箱中于100℃干燥3小时，在氮气保护下350℃下焙烧2小时，制成复合载体；将制成的复合载体放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等体积浸渍2小时后，在60℃干燥3小时，然后在10℃干燥5小时后于300℃焙烧3小时制得脱硝催化剂剂，碾磨，40-60目过筛；将脱硝催化剂1.0克装入固定床反应器中，升温至200℃通气反应，模拟烟气的组成为NH31000ppm，NO2 800ppm，平衡气为N2和5％的O2，气体流量500mL/min，脱硝率为81％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。