一种玻璃纤维布负载锰基低温scr脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于工业废气处理和环保催化材料领域，具体涉及一种玻璃纤维布负载锰基低温SCR脱硝催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]氮氧化物(N0X)不仅能导致酸雨的形成，而且可与臭氧等反应，形成光化学烟雾。目前，光化学烟雾已成为仅次于可吸入颗粒物和二氧化硫的重要大气污染物。值得注意的是，随着N0X排放量逐年增加，区域酸沉降趋势不断恶化，大气中二次颗粒物臭氧(03)和微细可吸入颗粒物(PM 2.5)居高难下，人体健康和生态环境受到了巨大威胁。氮氧化物的控制与治理势在必行。
[0003]在众多脱硝技术中，选择性催化还原法(selective catalytic reduct1n,SCR)是一项比较有前景的脱硝技术。此技术是指在催化剂和氧气存在条件下，利用还原剂(如NH3、H2、CO或碳氢化合物等)有选择性的将N0X催化还原成仏和出0。SCR脱硝技术的核心就是SCR脱硝催化剂。根据工业上温度的需要可以分为中高温SCR脱硝催化剂和低温SCR脱硝催化剂。其中，适用温度范围在200°C以内的SCR低温脱硝催化剂因其具有良好的经济效益与社会效益得到了广泛研究，目前对SCR低温脱硝催化剂活性组分应用和研究较多的是锰及其氧化物。
[0004]载体能使制成的催化剂具有合适的形状、尺寸和机械强度，以符合工业反应器的操作要求;载体可使活性组分分散在载体表面上，获得较高的比表面积，提高单位质量活性组分的催化效率。因此，SCR低温脱硝催化剂常常被负载于特定的载体之上，常见的载体有二氧化钛、氧化铝、硅胶、氧化锆、氧化铈、活性炭及某些天然产物如浮石、硅藻土等。这些常用的载体通常具有较大的比表面积和较好的热稳定性，从而能够促进催化反应的进行和防止催化剂的烧结。此外，有些载体还有一些特殊的性能:Ce02作为载体时具有很好的储氧功能，从而促进了催化反应;分子筛具有离子交换性能、均一的分子大小的孔道、酸催化活性，并有良好的热稳定性和水热稳定性，可制成对许多反应有高活性、高选择性的催化剂。
[0005]目前，锰基SCR低温脱硝催化剂的负载方法主要包括浸渍法、涂覆法、水热合成法等。浸渍法因其具有操作步骤简单、制备周期短和安全节能等优点，是目前为止采取较多的一种负载方式。但是由于其制备得到的样品中催化剂的负载不均匀，牢固度较差，很难在环境复杂的实际的工业生产中得到运用，因此该种方法目前仅限于实验室制备使用。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种玻璃纤维布负载锰基低温SCR脱硝催化剂及其制备方法，该方法简单、易操作，可解决锰基低温SCR脱硝催化剂在负载中存在的负载不均匀、牢固度差等问题，适合推广应用。
[0007]为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:
[0008]—种玻璃纤维布负载锰基低温SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤:
[0009]1)根据实际用途将玻璃纤维布剪成一定尺寸与形状，放入肥皂水中浸泡后进行洗涤、晾干;然后置于盐酸溶液中进行腐蚀处理，得预处理后的玻璃纤维布，干燥并称重后，静置备用;
[0010]2)将低温脱硝锰系催化剂负载用低温胶和锰基低温SCR脱硝催化剂搅拌混合均勾，静置备用；
[0011]3)将步骤1)所得预处理后的玻璃纤维布平铺于不锈钢工作台上，利用喷涂机将步骤2)中混合均匀的低温胶和锰基低温SCR脱硝催化剂均匀涂覆到步骤1)所得预处理后的玻璃纤维布上，并置于烘箱内干燥；
[0012]4)将步骤3)所得材料置于马弗炉内进行热处理，冷却得负载锰基低温SCR脱硝催化剂的玻璃纤维布；
[0013]5)将步骤4)所得负载锰基低温SCR脱硝催化剂的玻璃纤维布进行红外照射处理，即得所述的玻璃纤维布负载锰基低温SCR脱硝催化剂。
[0014]上述方案中，步骤1)中所述肥皂水中浸泡时间为20?60min。
[0015]上述方案中，步骤1)中所述盐酸溶液浓度为1?3mol/L，腐蚀处理时间为20?60mino
[0016]上述方案中，步骤2)中所述低温脱硝锰系催化剂负载用低温胶的体积与锰基SCR低温脱硝催化剂的质量之比为(2?10): 1。
[0017]上述方案中，步骤3)中所述涂覆厚度为0.2?1.2mm。
[0018]上述方案中，步骤4)中所述热处理步骤为:加热至200?400°C保温2?6h。
[0019]上述方案中，步骤5)中所述红外照射处理中选取的红外光波段为中红外波段(2.5?25ym)，处理时间10?30min。
[0020]上述方案中，所述低温脱硝锰系催化剂负载用低温胶的制备方法为:1)依次添加无水乙醇、水、异丙醇、正硅酸乙酯、邻苯二酚和甲醛水溶液，进行不断搅拌与超声分散，得均匀的混合液1;2)向所得混合液I中缓慢加入强酸，调节PH值至2?4，得混合液II，同时进行搅拌和超声分散;3)将混合液II加热至70?90°C，并进行恒温搅拌反应2?8h，至得粘性透明胶体，即为所述的低温脱硝锰系催化剂负载用低温胶。
[0021 ] 上述方案中，所述无水乙醇、水、正硅酸乙酯和异丙醇的体积比为(3?8): 1: (2?
4): (0.05?0.1);邻苯二酚和甲醛水溶液的体积比为(1?1.2): 1;正硅酸乙酯与甲醛水溶液的体积比为(20?60): 1;强酸为盐酸或硝酸，浓度为1?3mol/L。
[0022]上述方案中，步骤2)中所述锰基低温SCR脱硝催化剂为MnOx(非负载型)、Mn0x/Ti02(负载型)或Cu-Mn0x/Ti02(负载型)型低温SCR脱硝催化剂，其中MnOx的存在形式为Μη02、Μη2θ3、Μη3θ4中的一种或几种。
[0023]根据上述方案制备的玻璃纤维布负载锰基低温SCR脱硝催化剂，其在温度范围为80-180°C、空速为20000?30000h—1的条件下，其脱硝效率可达98%。
[0024]本发明的有益效果在于:
[0025]1)玻璃纤维布具有物理化学性能稳定、绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好和机械强度高等特点，利用玻璃纤维布负载锰基低温SCR脱硝催化剂可以延长催化剂的使用寿命，提高催化剂的机械强度，并有效降低生产成本。同时，玻璃纤维布在做成烟气过滤结构的同时，发挥脱硝的作用。
[0026]2)本发明通过利用水解合成法制备得到的低温脱硝锰系催化剂负载用低温胶将锰基低温SCR脱硝催化剂负载于玻璃纤维布表面，制备得到的材料中催化剂在玻璃纤维布上负载均匀，牢固度较好，且具有良好的脱硝性能。
[0027]3)通过对制备得到的催化材料进行红外处理，不仅可以提高催化剂和玻璃纤维布之间的牢固度，还能提高催化剂样品的活性及其脱硝效率。
【具体实施方式】
[0028]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明不仅仅局限于下面的实施例。
[0029]以下实施例如无具体说明，采用的试剂市售化学试剂或工业产品。
[0030]以下实施例中，所述低温脱硝锰系催化剂负载用低温胶的制备方法为:1)依次将30ml无水乙醇、10ml去离子水、0.5ml异丙醇、20ml正硅酸乙酯、邻苯二酚和甲醛(其中邻苯二酚和甲醛水溶液的体积比为1:1，二者总体积为lml)加入三口烧瓶中，进行不断搅拌与超声分散，持续30min，得均匀的混合液I; 2)向所得混合液I中缓慢加入盐酸溶液(浓度为lmo 1 /L)，调节PH值为2，得混合液II，同时进行搅拌和超声分散，时间为1 Omin; 3)将混合液II以3°C/min的速率加热至70°C，并进行恒温搅拌反应8h，至得粘性透明胶体(在烧杯中有挂壁现象)，即为所述的低温脱硝锰系催化剂负载用低温胶。
[0031]以下实施例中采用的锰基低温SCR脱硝催化剂为非负载型的MnOx低温SCR脱硝催化剂，其制备方法包括如下步骤:1)将高锰酸钾和醋酸锰以1:2的摩尔比分别溶解于蒸馏水;2)将所得醋酸锰溶液缓慢加入高锰酸钾溶液中并充分搅拌，反应lOmin后抽滤并进行超声洗涤，直至滤液呈中性;3)将沉淀物置于烘箱中干燥后，置于马弗炉中加热至400°C焙烧3h，充分研磨后即得非负载型的MnOx低温SCR脱硝催化剂(其主要成分为Μη02，还有少量Μη2θ3 和MrwCU)。
[0032]实施例1
[0033]—种玻璃纤维布负载锰基低温SCR脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤:
[0034]1)根据实际用途将玻璃纤维布剪成一定尺寸与形状，放入肥皂水中浸泡后洗涤、晾干，然后置于lmol/L的盐酸中腐蚀20min，得预处理后的玻璃纤维布，干燥并称重后，静置备用;
[0035]2)将低温脱硝锰系催化剂负载用低温胶和锰基低温SCR脱硝催化剂按低温胶的体积与锰基低温SCR脱硝催化剂的质量为2:1的比例加入容器中，并用搅拌