一种用于低温scr脱硝的渗氮碳基催化剂及其制备方法

文档序号:8952734阅读:516来源:国知局
一种用于低温scr脱硝的渗氮碳基催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于脱硝催化剂技术领域。具体设及一种用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催 化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 随着经济的快速发展,W煤为主的能源结构使得我国燃煤烟气的排放量大大增 加。煤炭的燃烧,如电厂等多种工业炉害、汽车及其他机动车的内燃机中燃料的燃烧,会产 生大量的氮氧化物(N〇x,包括成0、NO、N02、成〇3、成〇4和N 2〇5等多种化合物)。NO X的过度排 放会造成酸雨和光化学烟雾等一系列环境问题,对人体健康造成极大的威胁。长期W来烟 气净化技术主要集中在除尘和脱硫方面,但随着人们对N〇x危害的逐步认识,脱除NO占成 为当前紧迫的任务。
[0003]烟气脱硝是目前采用最多的NO、治理方法,而W NH3为还原剂的选择性催化还原技 术(SCR)是目前脱硝效率最高、技术最成熟、应用最广泛的电厂烟气脱硝技术。该技术通常 采用V2化-W〇3 (或MA) /Ti〇2 (或锐铁矿)作为脱硝催化剂,但该催化剂成本高,活性溫度窗 口在300~400°C范围内,且易造成二次污染。因此,开发出绿色、经济和高效的低溫SCR催 化剂是实现NO、治理的有效途径之一。
[0004] 近年来,对SCR催化剂及催化剂载体的研究有向碳基材料集中的趋势,碳基材料 不管是作为吸附剂还是催化剂或催化剂的载体使用时,其表面的化学性质都具有极其重要 的作用,它决定了催化剂的化学吸附性能,其中,化学性质主要是指碳基材料表面的化学官 能团。因此有必要对其进行改性,从而改变表面有机官能团分布,提高碳基材料吸附及催化 性能。而用于脱硝的碳基材料改性方法主要集中在表面负载金属氧化物改性,如"一种碳基 材料负载姉鹤的中溫脱硝催化剂及其制备方法"(CN102513095A)专利技术,是在碳基材料 表面同时负载姉的氧化物和=氧化鹤制备脱硝催化剂。该催化剂制备过程采用浸溃法负载 稀有金属氧化物作为活性成分,在230~420°C的中溫范围内才表现出良好的脱硝活性,因 此能耗和成本较高。尽管碳基材料改性用于脱硝的研究已引起人们的广泛关注,但用含氮 有机物对碳基材料进行渗氮改性的研究却鲜有报道。

【发明内容】

[0005] 本发明旨在克服现有技术的缺陷,目的是提供一种成本低、操作性强和粉尘污染 小的用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂的制备方法,所制备的用于低溫SCR脱硝的渗氮 碳基催化剂具有良好的选择性和优异的脱硝效果。
[0006] 为实现上述目的,本发明所采用的技术方案是: 阳007] 步骤一、先将碳基材料置入质量分数为30~50%的HN03溶液中,在80~90°C条 件下浸溃1~化;再将浸溃后的碳基材料用蒸馈水冲洗至中性,烘干;然后将烘干后的碳基 材料在氮气气氛和600~850°C条件下般烧2~2.化,氮气气氛中自然冷却至室溫,得到氧 化预处理后的碳基材料;
[0008] 步骤二、按氧化预处理后的碳基材料:含氮有机溶液的质量比为1 : (1.5~4), 将氧化预处理后的碳基材料加入质量分数为5~25%的含氮有机物溶液中,在80~90°C 条件下水浴回流1~化,得到渗氮碳基材料;再用蒸馈水和乙醇先后洗涂3~5次,烘干; 然后将烘干后的渗氮碳基材料在400~800°C和氮气气氛中般烧2~地,氮气气氛中自然 冷却至室溫,制得用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂。
[0009] 所述碳基材料为圆柱状活性炭或圆柱状活性焦;碳基材料的直径为7mm,长度为 2~12mm,比表面积为250~1500m2/g。
[0010] 所述含氮有机物溶液为尿素与水的混合物、或为=聚氯胺与甲醇的混合物、或为 苯胺与乙醇的混合物。
[0011] 由于采用上述技术方案,本发明与现有技术相比具有W下积极效果:
[0012] 1、本发明采用的碳基材料和含氮有机化合物来源广泛,价格低廉,且圆柱状碳基 材料可操作性强,粉尘污染小。
[0013] 2、本发明采用的碳基材料既是优良的SCR催化剂,又能作为SCR催化剂载体,被广 泛用于吸附和催化等多个领域,使所制备的用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂的表面具 有发达的孔隙结构和丰富的化学官能团,吸附及脱硝效果显著。
[0014] 3、本发明采用含氮有机物作为改性剂,制备的用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化 剂表面引入了大量的含氮官能团,而大部分含氮官能团为碱性基团,对NO的吸附与脱除具 有良好的促进作用。
[0015] 4、本发明的制备方法简单,所制备的用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂在反应 溫度为200°C时,NO转化率维持在80% W上,具备低溫下选择性强和脱硝效果明显的优点。
[0016] 因此,本发明具有成本低、操作性强和粉尘污染小的特点,所制备的用于低溫SCR 脱硝的渗氮碳基催化剂在低溫条件下具有良好的选择性和优异的脱硝效果。
【具体实施方式】
[0017] 下面结合【具体实施方式】对本发明做进一步的描述,并非对其保护范围的限制。 阳〇1引 实施例1
[0019] 一种用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂及其制备方法。所述制备方法的具体步 骤是:
[0020] 步骤一、先将碳基材料置入质量分数为30~40%的HN03溶液中,在80~90°C条 件下浸溃3~化;再将浸溃后的碳基材料用蒸馈水冲洗至中性,烘干;然后将烘干后的碳基 材料在氮气气氛和600~700°C条件下般烧2~2.化,氮气气氛中自然冷却至室溫,得到氧 化预处理后的碳基材料;
[0021] 步骤二、按氧化预处理后的碳基材料:含氮有机溶液的质量比为1 : (1.5~ 2. 5),将氧化预处理后的碳基材料加入质量分数为15~25%的含氮有机物溶液中,在80~ 90°C条件下水浴回流1~化,得到渗氮碳基材料;再用蒸馈水和乙醇先后洗涂3~5次,烘 干;然后将烘干后的渗氮碳基材料在400~600°C和氮气气氛中般烧3~地,氮气气氛中自 然冷却至室溫,制得用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂。
[0022] 所述碳基材料为圆柱状活性焦;圆柱状活性焦的直径为7mm,长度为8~12mm,比 表面积为250~450m7g。
[0023] 所述含氮有机物溶液为尿素与水的混合物。
[0024] 将本实施例中制备的用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂放入固定床石英管反 应器中,在测试溫度为200°C和空速为6000L/(Kg ? h)的条件下,通入总流速为IL/min的 模拟烟气,其中:q) (〇:) =5Vol%,(P(NO) =0.05V〇I%,(P(NH,:)=0.05Vo!%,N2为平衡气 体。脱硝性能测试的结果是:NO转化率> 89. 7%。 阳〇2引 实施例2
[00%] -种用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂及其制备方法。所述制备方法的具体步 骤是:
[0027] 步骤一、先将碳基材料置入质量分数为30~40%的HN03溶液中,在80~90°C条 件下浸溃3~化;再将浸溃后的碳基材料用蒸馈水冲洗至中性,烘干;然后将烘干后的碳基 材料在氮气气氛和600~7000°C条件下般烧2~2.化,氮气气氛中自然冷却至室溫,得到 氧化预处理后的碳基材料;
[0028] 步骤二、按氧化预处理后的碳基材料:含氮有机溶液的质量比为1 : (1.5~ 2. 5),将氧化预处理后的碳基材料加入质量分数为15~25%的含氮有机物溶液中,在80~ 90°C条件下水浴回流1~化,得到渗氮碳基材料;再用蒸馈水和乙醇先后洗涂3~5次,烘 干;然后将烘干后的渗氮碳基材料在400~600°C和氮气气氛中般烧3~地,氮气气氛中自 然冷却至室溫,制得用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂。
[0029] 所述碳基材料为圆柱状活性炭;圆柱状活性炭的直径为7mm,长度为8~12mm,比 表面积为1000~1500m2/g。
[0030] 所述含氮有机物溶液为为=聚氯胺与甲醇的混合物。
[0031] 将本实施例中制备的用于低溫SCR脱硝的渗氮碳基催化剂放入固定床石英管反 应器中,在测
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