一种抗毒化低温脱硝催化剂的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种抗毒化低温脱硝催化剂的制备方法，属于催化剂制备领域。
【背景技术】
[0002]随着社会持续发展，人类对能源的需求不断增加，产生的大气污染问题也不断加重。氮氧化物是其中主要的大气污染物之一。通常所说的氮氧化物有N20、N0、N02、N203、N204和N2O5等多种形式。其中比例最大的是NO和Ν02，其他形式的氮氧化物相对较少，NO和NO2两种物质中，绝大部分又是NO。氮氧化物会导致光化学烟雾等具有较强毒性的二次污染物的形成，我国大气中VOCs浓度较高，光化学烟雾的产生主要受氮氧化物制约，大气氮氧化物浓度的微小增加都会加重光化学烟雾的污染。此外氮氧化物还会通过物理、化学作用导致酸雨、温室效应、臭氧层破坏等一系列环境问题。
[0003]按活性组分，脱硝催化剂包含贵金属、金属氧化物和离子分子筛三类。在SCR技术工业化之前，最早作为SCR催化剂活性物质的主要是Pt、Pb、Rh、Ru等贵金属。这些贵金属负载在Al2O3等载体上，制成的催化剂在SCR脱硝中具备很高的活性，其催化反应温度为300°C左右。
[0004]脱硝催化剂的原理是利用氨气和氮氧化物在催化剂的作用下发生氧化反应将氮氧化物分解成氮气和水，但是这一系列反应必须要在高于350°C的条件下才能进行，450°C以上变得更加激烈，而反应温度低于300°C时，只有氨气氧化生成氮气的副反应发生，不能起到脱硝效果。
[0005]在实际运行中，烟气中往往存在一些二氧化硫以及其氧化生成的三氧化硫、飞灰、碱金属、碱土金属、As甚至Hg等成分使催化剂中毒，并且烟气温度过高会导致催化剂发生烧结，飞灰撞击腐蚀等都会导致催化剂活性下降甚至丧失，在整个烟气净化系统配置中，高温操作都会对催化剂产生各种伤害。
【发明内容】
[0006]本发明主要解决的技术问题:针对目前传统脱硝反应中氨气氧化氮氧化物必须在350°C以上的高温下才能进行，而高温环境无疑会增加操作难度以及加大脱硝装置的损伤，无形中增加成本，另外，在实际运行中烟气温度过高会导致催化剂发生烧结，飞灰撞击腐蚀等都会导致催化剂活性下降甚至丧失，烟气中的二氧化硫等成分能致使催化剂中毒，从而影响脱硝效率的缺陷，提供了一种抗毒化低温脱硝催化剂的制备方法，该方法利用钠化蒙脱石粉和二氧化钛复配制得混合粉末，经柱化剂反应最终制得抗毒化低温脱硝催化剂，由于能使催化剂中毒失活的硫酸盐在二氧化钛表面的稳定性弱，且二氧化钛表面可以提供大量李维斯酸性位利于氨气的吸附以及活化，和很多金属氧化物之间具有较强相互作用力，使其在低温环境下也能催化脱硝反应，辅以柱撑粘土的巨大比表面积以及独特的孔隙结构，既突破了传统脱硝反应只能在高温条件下进行的限制又解决了传统脱硝催化剂中毒后导致催化活性下降甚至丧失的不足，具有广阔的应用前景。[0007 ]为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:
(1)称取2?3kg天然蒙脱石，用无水乙醇反复冲洗其表面3?5次后，放入球磨机中研磨成粉并过200目标准筛得到预纯化天然蒙脱石粉，再取I?2kg得到的蒙脱石粉装入5L烧杯中，加入I?2L蒸馏水和500?600g氯化钠，放置在摇床上振荡钠化过夜，过滤后得到钠化蒙脱石粉，备用；
(2)量取500?600mL浓度为0.3mol/L的硫酸氧钛溶液装入带有滴液漏斗的圆底烧瓶中，通过滴液漏斗向烧瓶中逐滴滴加质量浓度为10%的氨水，直至混合液pH达到7?8，将反应液离心得到白色沉淀并自然风干；
(3)将上述得到的白色沉淀重新分散进200?300mL温度为40?50°C的热水中，再用浓度为0.5mol/L的硝酸调节pH至I?2，放置在4?6°C的冰水浴下静置陈化12?18h，得钛源交联剂；
(3)将200?300g备用的钠化蒙脱石粉末加入到2?3L蒸馏水中配成悬浮液，再将上述制得的钛源交联剂缓慢滴加进搅拌状态下的悬浮液中，加入量为10?15mL/L，继续搅拌交联反应20?24h，经7000?8000r/min的转速离心后，分离得到下层沉淀，放入烘箱在80?900C下干燥，得二氧化钛复合蒙脱石粉；
(4)将质量浓度为50%的硝酸锰溶液和质量浓度为60%的硝酸铈溶液按体积比为1:1进行混合得到总体积为I?2L的混合液，再将混合液移入浓缩罐中，降低压力至800?900Pa，浓缩处理I?2h，得到粘稠状柱化剂；
(5)取100?200g二氧化钛复合蒙脱石粉配制成质量浓度为10%的悬浮液，并通过滴液漏斗将800?900mL上述制得的粘稠状柱化剂滴加进悬浮液中，滴加完毕后移入漩涡振荡仪中，以20?30W的功率振荡反应4?5h后，将反应液装入布氏漏斗中，用去离子水洗涤抽滤3?5次，得固体粉末；
(6)将得到的固体粉末先经真空干燥器在80?90°C下干燥至恒重，再移入管式电阻炉中，向炉中以10mL/min的速率通入氮气置换出炉内空气，先以5 °C/min的速率程序升温至100?120°C预热10?20min，再以10°C/min的速率升温至500?600°C保温煅烧2?3h后即得一种抗毒化低温脱硝催化剂。
[0008]本发明的具体应用方法:本发明制得的抗毒化低温脱硝催化剂比表面积为150?170m2/g，总孔容为0.15?0.18?113/^，将本发明制得的脱硝催化剂装入不锈钢催化反应器，用两层石英棉将催化剂支撑固定，再将催化反应器装入催化床，向催化床中以5mL/min的速率通入氨气并让待脱硝废气在100?110°C下预热之后通过催化床，设置脱硝温度为150?200°C，经催化反应器的催化作用将废气中的氮氧化物还原成氮气和水，最后检测处理后的废气，测得脱硝率达到90?95%。
[0009]本发明的有益效果是:本发明制得的抗毒化低温脱硝催化剂既突破了传统脱硝反应只能在高温条件下进行的限制又解决了传统脱硝催化剂中毒后导致催化活性下降甚至丧失的不足，具有广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0010]称取2?3kg天然蒙脱石，用无水乙醇反复冲洗其表面3?5次后，放入球磨机中研磨成粉并过200目标准筛得到预纯化天然蒙脱石粉，再取I?2kg得到的蒙脱石粉装入514?杯中，加入I?2L蒸馈水和500?600g氯化钠，放置在摇床上振荡钠化过夜，过滤后得到钠化蒙脱石粉，备用；量取500?600mL浓度为0.3mol/L的硫酸氧钛溶液装入带有滴液漏斗的圆底烧瓶中，通过滴液漏斗向烧瓶中逐滴滴加质量浓度为10%的氨水，直至混合液pH达到7?8，将反应液离心得到白色沉淀并自然风干;将上述得到的白色沉淀重新分散进200?300mL温度为40?50°C的热水中，再用浓度为0.5mol/L的硝酸调节pH至I?2，放置在4?6°C的冰水浴下静置陈化12?18h，得钛源交联剂;将200?300g备用的钠化蒙脱石粉末加入到2?3L蒸馏水中配成悬浮液，再将上述制得的钛源交联剂缓慢滴加进搅拌状态下的悬浮液中，加入量为10?15mL/L，继续搅拌交联反应20?24h，经7000?8000r/min的转速离心后，分离得到下层沉淀，放入烘箱在80?90 V下干燥，得二氧化钛复合蒙脱石粉;将质量浓度为50%的硝酸锰溶液和质量浓度为60%的硝酸铈溶液按体积比为1:1进行混合得到总体积为I?2L的混合液，再将混合液移入浓缩罐中，降低压力至800?900Pa，浓缩处理I?2h，得到粘稠状柱化剂;取100?200g 二氧化钛复合蒙脱石粉配制成质量浓度为10%的悬浮液，并通过滴液漏斗将800?900mL上述制得的粘稠状滴加进悬浮液中，滴加完毕后移入漩涡振荡仪中，以20?30W的功率振荡反应4?5h后，将反应液装入布氏漏斗中，用去离子水洗涤抽滤3?5次，得固体粉末;将得到的固体粉末先经真空干燥器在80?90°C下干燥至恒重，再移入管式电阻炉中，向炉中以lOmL/min的速率通入氮气置换出炉内空气，先以5 °C/min的速率程序升温至100?120°C预热10?20min，再以10°C/min的速率升温至500?600°C保温煅烧2?3h后即得一种抗毒化低温脱硝催化剂。
[0011]实例I
称取2kg天然蒙脱石，用无水乙醇反复冲洗其表面3次后，放入球磨机中研磨成粉并过200目标准筛得到预纯化天然蒙脱石粉，再取Ikg得到的蒙脱石粉装入5L烧杯中，加入IL蒸馏水和500g氯化钠，放置在摇床上振荡钠化过夜，过滤后得到钠化蒙脱石粉，备用；量取500mL浓度为0.3mol/L的硫酸氧钛溶液装入带有滴液漏斗的圆底烧瓶中，通过滴液漏斗向烧瓶中逐滴滴加质量浓度为10%的氨水，直至混合液pH达到7，将反应液离心得到白色沉淀并自然风干;将上述得到的白色沉淀重新分散进200mL温度为40 V的热水中，再用浓度为
0.5mol/L的硝酸调节pH至1，放置在4°C的冰水浴下静置陈化12h，得钛源交联剂;将200g备用的钠化蒙脱石粉末加入到2L蒸馏水中配成悬浮液，再将上述制得的钛源交联剂缓慢滴加进搅拌状态下的悬浮液中，加入量为10mL/L，继续搅拌交联反应20h，经7000r/min的转速离心后，分离得到下层沉淀，放入烘箱在80°C下干燥，得二氧化钛复合蒙脱石粉;将质量浓度为50%的硝酸锰溶液和质量浓度为60%的硝酸铈溶液按体积比为1:1进行混合得到总体积为IL的混合液，再将混合液移入