一种毫米级球形催化剂及其制备方法及其在烟气脱硝中的应用
【专利摘要】本发明公开了一种毫米级球形催化剂及其制备方法及其在烟气脱硝中的应用，涉及催化剂制备领域，解决了制备方法复杂和成本高的问题。本发明方法包括以下步骤：将金属氧化物粉体或金属盐粉体加入海藻酸钠溶液中，搅拌后得到前驱体浆液；将所述前驱体浆液滴加至氯化钙溶液中，得到毫米球前驱体；将所述毫米球前驱体烘干后再进行高温煅烧，高温煅烧结束后得到毫米级球形催化剂。本发明方法具有制备工艺简单、成本低和制备的毫米级球形催化剂脱硝效果好的优点。
【专利说明】
一种毫米级球形催化剂及其制备方法及其在烟气脱硝中的 应用
技术领域
[0001] 本发明方法涉及催化剂制备领域，尤其涉及一种毫米级球形催化剂及其制备方法 及其在烟气脱硝中的应用。
【背景技术】
[0002] 环境问题已经成为我国21世纪面临的最严峻挑战之一，快速发展的经济与日益突 出的环境问题之间的矛盾，越来越受到人们的关注。其中，氮氧化物(NOx)是主要的大气污 染物之一。
[0003]等离子体是物质存在的一种状态，是由大量相互作用的但仍处于非束缚状态下的 带电粒子组成的宏观体系，是和固态、液态、气态处于同一层次的物质第四态。在众多低温 等离子体的方法中，介质阻挡放电具有放电稳定，相对耗能低等优点，具有良好的工业应用 前景。
[0004] 等离子体与催化剂协同脱除氮氧化物，因具有能耗小，脱除NOx温度低以及去除效 率高等优点，已经逐渐成为NOx污染治理的新型方法之一。在介质阻挡(DBD)低温等离子体 中催化剂的制备至关重要，尤其毫米级球形催化剂在其中起了很重要的作用。
[0005] 低温等离子体放电产生的高能活性粒子与模拟烟气中的NOx分子碰撞、活化、达到 激发态，同时，高能活性粒子轰击催化剂颗粒表面，增强催化剂表面活性中心的分散性;催 化剂对N0气体有一定的吸附能力，在催化剂表面易形成气源分子富集区，反应可突破传统 化学反应，迅速发生各类物理化学反应脱除N0,另外，有研究指出等离子体协同催化脱硝中 催化剂不仅可以加速反应，还能有选择性地生成产物。
[0006] 因此，制备出毫米级球形催化剂，利用等离子体技术，可以提高烟气脱硝效率、降 低成本起着很重要的作用;现亟待开发出一种工艺简单且成本低的制备毫米级球形催化剂 的方法。
【发明内容】
[0007] 有鉴于此，本发明实施例提供了一种毫米级球形催化剂及其制备方法及其在烟气 脱硝中的应用，主要目的是提供一种工艺简单且成本较低的制备毫米级球形催化剂的方 法。
[0008] 为达到上述目的，本发明实施例主要提供了如下技术方案：
[0009] -方面，本发明实施例提供了 一种毫米级球形催化剂的制备方法，所述方法包括：
[0010] 将金属氧化物粉体或金属盐粉体加入海藻酸钠溶液中，搅拌后得到前驱体浆液；
[0011] 将所述前驱体浆液滴加至氯化钙溶液中，得到毫米球前驱体；
[0012] 将所述毫米球前驱体烘干后再进行高温煅烧，高温煅烧结束后得到毫米级球形催 化剂。
[0013] 作为优选，所述金属氧化物为氧化镁、氧化锌或二氧化钛;所述金属盐为碳酸钙、 碳酸镁或堇青石。
[0014]作为优选，所述海藻酸钠溶液的质量百分浓度为1.5%_3%。
[0015]作为优选，所述搅拌为机械搅拌，所述机械搅拌的速率为300r/min-1500r/min。
[0016] 作为优选，所述滴加的设备为蠕动栗管，所述蠕动栗管的管径为所述前 驱体衆液在懦动栗管中的流速为50mL/min-500mL/min。
[0017] 作为优选，所述氯化钙溶液的质量百分浓度为4%_8%。
[0018] 作为优选，所述烘干是在烘干箱中进行，烘干温度为80 °C -200 °C，烘干时间为3h-48h〇
[0019] 作为优选，所述高温煅烧是在马弗炉中进行，煅烧温度为400°C-120(TC，煅烧时间 为2h-48h。
[0020] 另一方面，本发明实施例采用上述方法制备得到一种毫米级球形催化剂。
[0021] 再一方面，本发明实施例提供了上述毫米级球形催化剂在烟气脱硝中的应用。
[0022] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：
[0023] 本发明针对毫米级球形催化剂制备工艺复杂及成本较高的技术问题，采用将金属 氧化物粉体或金属盐粉体加入海藻酸钠溶液中，搅拌后得到前驱体浆液;将所述前驱体浆 液滴加至氯化钙溶液中，得到毫米球前驱体;将所述毫米球前驱体烘干后再进行高温煅烧， 高温煅烧结束后得到毫米级球形催化剂的方法，使整个制备过程流程简单，成本低，生产效 率高，可较大程度的提高等离子体条件下的催化剂在烟气中的脱硝效率。
【附图说明】
[0024]图1是本发明实施例1制备的氧化锌毫米级球形催化剂在烟气中的脱硝效率；
[0025] 图2是本发明实施例2制备的氧化镁毫米级球形催化剂在烟气中的脱硝效率；
[0026] 图3是本发明实施例3制备的堇青石毫米级球形催化剂在烟气中的脱硝效率。
【具体实施方式】
[0027] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 较佳实施例，对依据本发明申请的【具体实施方式】、技术方案、特征及其功效，详细说明如后。 下述说明中的多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
[0028] 实施例1
[0029]准备称取2.0174g海藻酸钠，采用机械搅拌的同时缓慢加入98ml纯净水中，通过机 械搅拌使海藻酸钠完全溶解后得到海藻酸钠溶液；
[0030] 准备称取40.31 g氧化锌粉末，将上述氧化锌粉末缓慢加入上述海藻酸钠溶液中， 加完之后调节搅拌机的转速至700r/min，继续搅拌两个小时后得到前驱体浆液；
[0031] 将上述前驱体浆液以400mL/min的流速，通过管径为2mm的蠕动栗管吸入，逐滴加 入到提前配制好的质量百分浓度为7%的氯化钙溶液中，得到毫米球前驱体；
[0032]将上述毫米球前驱体放入烘干箱中并在温度为90°C下烘干3h;
[0033] 将烘干后的样品放入马弗炉在温度为600°C，升温速率为10°C/min，高温煅烧3h 后，得到直径为2mm的氧化锌毫米级球形催化剂。
[0034] 实施例2
[0035]准备称取1.81g海藻酸钠，采用机械搅拌的同时缓慢加入98ml纯净水中，通过机械 搅拌使海藻酸钠完全溶解后得到海藻酸钠溶液；
[0036]准备称取40.15g氧化镁粉末，将上述氧化锌粉末缓慢加入上述海藻酸钠溶液中， 加完之后调节搅拌机的转速至600r/min，继续搅拌一个小时后得到前驱体衆液；
[0037]将上述前驱体浆液以200mL/min的流速，通过管径为3mm的蠕动栗管吸入，逐滴加 入到提前配制好的质量百分浓度为6%的氯化钙溶液中，得到毫米球前驱体；
[0038]将上述毫米球前驱体放入烘干箱中并在温度为100°C下烘干4h;
[0039] 将烘干后的样品放入马弗炉在温度为650°C，升温速率为10°C/min，高温煅烧5h 后，得到直径为3mm的氧化镁毫米级球形催化剂。
[0040] 实施例3
[00411准备称取2.25g海藻酸钠，采用机械搅拌的同时缓慢加入98ml纯净水中，通过机械 搅拌使海藻酸钠完全溶解后得到海藻酸钠溶液；
[0042]准备称取40.02g堇青石粉末，将上述氧化锌粉末缓慢加入上述海藻酸钠溶液中， 加完之后调节搅拌机的转速至750r/min，继续搅拌两个小时后得到前驱体浆液；
[0043]将上述前驱体浆液以200mL/min的流速，通过管径为4mm的蠕动栗管吸入，逐滴加 入到提前配制好的质量百分浓度为6%的氯化钙溶液中，得到毫米球前驱体；
[0044]将上述毫米球前驱体放入烘干箱中并在温度为110°C下烘干3h;
[0045] 将烘干后的样品放入马弗炉在温度为550°C，升温速率为10°C/min，高温煅烧5h 后，得到直径为3mm的堇青石毫米级球形催化剂。
[0046] 实施例4
[0047] 对实施例1制备的毫米级氧化锌球形催化剂、实施例2制备的毫米级氧化镁球形催 化剂和实施例3制备的毫米级堇青石球形催化剂进行烟气脱硝的实验；
[0048] 具体实验方法为:利用模拟烟气测试毫米级球催化剂的脱硝情况；
[0049] 模拟烟气组成为:NO: 500ppm、02:5 % vo 1、N2为平衡气；
[0050] 烟气总流量为100mL/min，其中，N0流量为40mL/min、02的流量为5mL/min、氮气流 量为 55mL/min;
[0051]将上述三种毫米级球形催化剂放入介质阻挡管，在常温常压下进行氮氧化物的吸 附、活化、分解反应;采用烟气分析仪检测反应器出口处N0的浓度;其中，脱硝率的计算公式 为：
[0053]通过计算分析得到了上述三种毫米级球形催化剂在烟气中的脱硝效率，其中，如 图1所示，实施例1制备的毫米级氧化锌球形催化剂的脱硝效率为96.4%;如图2所示，实施 例2制备的毫米级氧化镁球形催化剂的脱硝效率为98.7%;如图3所示，实施例3制备的毫米 级堇青石球形催化剂的脱硝效率为99.3%;本发明实施例制备的毫米级球形催化剂相比同 类型的催化剂脱硝效率较高。
[0054]本发明实施例制备毫米级球形催化剂的方法简单，生产效率高，耗能低，成本低且 制备出的毫米级球形催化剂在烟气中的脱硝效率较高。
[0055]本发明实施例中未尽之处，本领域技术人员均可从现有技术中选用。
[0056]以上公开的仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任 何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应 涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种毫米级球形催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤： 将金属氧化物粉体或金属盐粉体加入海藻酸钠溶液中，搅拌后得到前驱体浆液； 将所述前驱体浆液滴加至氯化钙溶液中，得到毫米球前驱体； 将所述毫米球前驱体烘干后再进行高温煅烧，高温煅烧结束后得到毫米级球形催化 剂。2. 根据权利要求1所述的一种毫米级球形催化剂的制备方法，其特征在于，所述金属氧 化物为氧化镁、氧化锌或二氧化钛;所述金属盐为碳酸钙、碳酸镁或堇青石。3. 根据权利要求1所述的一种毫米级球形催化剂的制备方法，其特征在于，所述海藻酸 钠溶液的质量百分浓度为1.5%-3%。4. 根据权利要求1所述的一种毫米级球形催化剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌为 机械搅拌，所述机械搅拌的速率为300r/min-1500;r/min。5. 根据权利要求1所述的一种毫米级球形催化剂的制备方法，其特征在于，所述滴加的 设备为蠕动栗管，所述蠕动栗管的管径为所述前驱体浆液在蠕动栗管中的流速为 50mL/min-500mL/min〇6. 根据权利要求1所述的一种毫米级球形催化剂的制备方法，其特征在于，所述氯化钙 溶液的质量百分浓度为4%_8%。7. 根据权利要求1所述的一种毫米级球形催化剂的制备方法，其特征在于，所述烘干是 在烘干箱中进行，烘干温度为80 °C -200 °C，烘干时间为3h-48h。8. 根据权利要求1所述的一种毫米级球形催化剂的制备方法，其特征在于，所述高温煅 烧是在马弗炉中进行，煅烧温度为400°C-1200°C，煅烧时间为2h-48h。9. 一种毫米级球形催化剂，其特征在于，所述毫米级球形催化剂是由权利要求1-8任一 项所述的方法制备得到。10. -种毫米级球形催化剂在烟气脱硝中的应用，其特征在于，所述催化剂为权利要求 9所述的毫米级球形催化剂。
【文档编号】B01D53/86GK106076305SQ201610414362
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月14日 公开号201610414362.4, CN 106076305 A, CN 106076305A, CN 201610414362, CN-A-106076305, CN106076305 A, CN106076305A, CN201610414362, CN201610414362.4
【发明人】代斌, 赵丹, 于锋, 马存花
【申请人】石河子大学