一种Fe-PILC催化剂用于低碳烃类选择性催化还原NO的方法与流程

本发明属于催化还原no领域，特别涉及一种fe-pilc催化剂用于低碳烃类选择性催化还原no的方法。
背景技术：
氮氧化物(nox)是大气中主要污染物之一，对生态环境和人类健康都会造成严重影响。目前工业脱硝主要应用的是nh3选择性催化还原no技术(nh3-scr)，主要采用钒基催化剂和基于nh3的还原剂。该方法存在nh3易腐蚀设备、储运困难且容易造成二次污染，钒基催化剂价格昂贵、本身具有一定毒性等诸多缺点。由于在贫燃发动机尾气中同时存在nox和烃类化合物，故烃类选择性催化还原no技术(hc-scr)可以实现两种污染物的同时去除。在hc-scr体系中，al、zr和ti等金属氧化物柱撑黏土催化剂在贫燃条件下虽然都有一定的脱硝活性，但no的脱除率相对较低。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种fe-pilc催化剂用于低碳烃类选择性催化还原no的方法，该方法使用的催化剂为fe-pilc，相比nh3-scr的钒基催化剂，制备成本低；本发明使用的还原剂为低碳烃类，相比nh3来说，无毒；本发明在贫燃条件下选择性还原no的效率高，可有效节省燃料和消除氮氧化物。本发明提供了一种fe-pilc催化剂用于低碳烃类选择性催化还原no的方法，包括：以fe-pilc为催化剂，在贫燃条件下，于100℃-600℃利用低碳烃类将工业烟气中的no选择性催化还原为n2；其中，fe-pilc制备过程中oh-fe柱撑液的碱铁比为0.2-1.5。所述fe-pilc为层离柱撑结构。所述fe-pilc的制备方法包括：(1)将蒙脱土进行钠化改性，得到钠化蒙脱土，记为na-mont；(2)将na2co3粉末加入到fe(no3)3溶液，经搅拌、陈化得到oh-fe柱撑液；(3)将步骤(1)中的na-mont配成悬浮水溶液，边搅拌边滴加步骤(2)中的oh-fe柱撑液，经洗涤、离心、干燥、焙烧得到fe-pilc催化剂。所述低碳烃类为c2h4、c3h6、c3h8中的一种或几种。有益效果(1)本发明在450℃以上no脱除率超过98％；(2)本发明的催化剂为fe-pilc，相比nh3-scr的钒基催化剂，如v2o5-wo3/tio2，本发明的催化剂制备成本低；(3)本发明的还原剂为低碳烃类，相对与nh3来说，无毒；(4)本发明选择性催化还原no的效率高，且不产生二次污染。附图说明图1为实施例1-3中na-mont及fe-pilc催化剂的孔径分布图；图2为实施例1-3中na-mont及fe-pilc催化剂的xrd图；图3为实施例1-3中不同碱铁比的fe-pilc催化剂的h2-tpr图；图4为实施例1-3中na-mont及fe-pilc催化剂的nox脱除率图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1在固定床微型反应器上进行贫燃条件下c3h6选择性催化还原no的活性测试，以0.2fe-pilc为催化剂，反应温度为100-600℃，采用的模拟烟气以n2为平衡气，由体积百分比分别为0.1％no、0.1％c3h6、1％o2的气体组成，气体总流量为100ml/min，对应的反应空速为15000h-1。结果表明，0.2fe-pilc催化剂在450℃时no脱除率达到80％，500℃时no脱除率达92％，继续升温到600℃，no脱除率仍然保持最高值92％。实施例2在固定床微型反应器上进行贫燃条件下c3h6选择性催化还原no的活性测试，以1.0fe-pilc为催化剂，反应温度为100-600℃，采用的模拟烟气以n2为平衡气，由体积百分比分别为0.1％no、0.1％c3h6、1％o2的气体组成，气体总流量为100ml/min，对应的反应空速为15000h-1。结果表明，1.0fe-pilc催化剂在400℃时no脱除率达到85％，在450℃时no脱除率达到最高98％，继续升温到600℃，no脱除率仍然保持最高值98％。实施例3在固定床微型反应器上进行贫燃条件下c3h6选择性催化还原no的活性测试，以1.5fe-pilc为催化剂，反应温度为100-600℃，采用的模拟烟气以n2为平衡气，由体积百分比分别为0.1％no、0.1％c3h6、1％o2的气体组成，气体总流量为100ml/min，对应的反应空速为15000h-1。结果表明，1.5fe-pilc催化剂在450℃时no脱除率达到93％，500℃时no脱除率达到最高96％，继续升温到600℃，no脱除率仍然保持最高值96％。表1为na-mont及fe-pilc催化剂的物理特性变化。从表1可知，fe-pilc催化剂的比表面积和孔容比na-mont有显著提高，1.0fe-pilc的比表面积和孔容最大，分别为197.4m2/g和0.271cm3/g，相比na-mont分别扩大了4倍和2.3倍。从平均孔径看，fe-pilc的平均孔径较na-mont减小，说明铁氧低聚体填充于na-mont颗粒所搭建的孔中而降低了平均孔径。表1na-mont及fe-pilc催化剂的物理特性样品比表面积(m2/g)孔容(cm3/g)平均孔径(nm)na-mont48.60.1169.580.2fe-pilc92.00.2338.111.0fe-pilc194.70.2716.261.5fe-pilc181.20.2285.56图1表明：fe-pilc催化剂和na-mont的孔径都主要集中在3-8nm，表明孔径分布比较均匀。图2表明：na-mont经fe柱撑后，(001)晶面特征峰向小角方向最远移动到5.8°(d＝1.52nm)，层间距最大增加了0.3nm，说明羟基铁离子将na-mont晶格中的si4+、al3+、na+等离子部分置换出来，通过焙烧形成柱撑结构，从而使fe-pilc的层间距增大。图3表明：1.0fe-pilc催化剂的低温还原峰面积最大，说明其在低温处消耗h2量最大，即其低温氧化还原能力最强。图4表明：在反应温度100-600℃内，fe-pilc催化剂比na-mont有更高的no脱除率。随着反应温度的升高，fe-pilc催化剂的no脱除率增大，在同一温度下1.0fe-pilc催化剂的no脱除率最大。当前第1页12