一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料、制备方法及其应用

本发明属于垃圾焚烧烟气治理，涉及一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料、制备方法及其应用。

背景技术：

1、催化滤料集催化氧化和除尘功能于一体，可同时脱除烟气中的二噁英和颗粒物，且催化过滤技术的应用只需将现有布袋除尘器中的除尘滤料替换为复合催化滤料，不需要改造或添加新设备和操作程序。催化剂是提高催化滤料催化性能的核心要素。专利cn116139595a“ptfe催化滤料及其制备方法”以多次浸渍的方式实现催化剂附着量调控。该方法虽能有效提高催化剂附着量，但催化剂与滤料通过物理吸附力结合，其结合强度低，易脱落。专利cn111359673a“mno2/pps复合材料及其制备方法、应用”通过雾化附着和原位氧化的方式实现mno2/pps催化滤料制备。该法合成的催化滤料具有较好的低温脱硝性能和除尘效率，但垃圾焚烧烟气存在氯化氢、氯代有机污染物等成分，易使mn基催化剂氯中毒失活，限制了催化滤料的使用寿命。因此，有必要开发一种催化剂与滤料结合度高、低温耐氯性能强的催化滤料。

技术实现思路

1、本发明为了克服现有技术的不足，提供一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料、制备方法及其应用。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法,包括以下步骤：

3、步骤1：以滤料为载体，经过mn基有机金属框架原位生长获得mnox催化滤料；

4、步骤2：活性组分ce浸渍；

5、将活性组分ce的前驱体以一定负载量添加至mnox催化滤料浸渍的溶液中，常温搅拌12h，然后260℃下焙烧4h，获得ce-mnox复合催化滤料；

6、步骤3：氧化还原刻蚀；

7、多金属氧酸盐(pom)前驱体以一定负载量与ce-mnox复合催化滤料分散在水溶液中，逐滴加入一定浓度的双氧水溶液，反应2h，然后以甲醇和水洗涤，在洗涤后在105℃下干燥8h，在260℃下焙烧4h，获得ce-mnox-pom复合催化滤料。

8、进一步的，所述步骤1包括以下步骤：

9、步骤1.1：采用去离子水清洗滤料，经105℃烘干3h；

10、步骤1.2：以一定体积比配置n，n-二甲基甲酰胺、甲醇与水的溶液，向溶液加入一定摩尔比的硝酸锰与有机配体，形成混合溶液；

11、步骤1.3：将滤料完全浸没于步骤1.2的混合溶液中，移至反应釜，以135℃反应24h，反应结束后取出滤料，以甲醇和水洗涤，经105℃干燥8h，最后在260℃下焙烧4h，获得mnox催化滤料。

12、进一步的，所述n，n-二甲基甲酰胺、甲醇与水的溶液体积比为10～15：1～3：1。

13、进一步的，所述硝酸锰与有机配体的摩尔比为1：0.2～1。

14、进一步的，所述有机配体为对苯二甲酸、2，5-二羟基对苯二甲酸、均苯三甲酸中的一种。

15、进一步的，所述活性组分ce的前驱体为硝酸铈、醋酸铈、硫酸铈中的一种。

16、进一步的，所述活性组分ce的前驱体的范围为mnox催化剂负载量的0.1wt％～5wt％。

17、进一步的，所述多金属氧酸盐前驱体为硅钨酸、磷钨酸、硅钼酸中的一种。

18、一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料，包括滤料以及ce-mnox-pom复合催化剂，ce-mnox-pom复合催化剂原位生长在滤料表面；ce-mnox-pom复合催化剂负载量为100～300g/m2。

19、进一步的，所述滤料的表面原位生长有mnox催化剂；mnox催化剂表面吸附或沉积活性组分ce的前驱体，在设定条件下，mnox催化剂与活性组分ce的前驱体反应，生成ce-mnox复合催化剂；ce-mnox催化剂通过多金属氧酸盐前驱体和双氧水在表面形成pom固体酸层，生成ce-mnox-pom复合催化剂。

20、进一步的，mnox催化剂在滤料表面原位生长，形成mnox催化滤料，mnox催化滤料通过以下步骤得到：

21、步骤1.1：采用去离子水清洗滤料，经105℃烘干3h；

22、步骤1.2：以一定体积比配置n，n-二甲基甲酰胺、甲醇与水的溶液，向溶液加入一定摩尔比的硝酸锰与有机配体，形成混合溶液；

23、步骤1.3：将滤料完全浸没于步骤1.2的混合溶液中，移至反应釜，以135℃反应24h，反应结束后取出滤料，以甲醇和水洗涤，经105℃干燥8h，最后在260℃下焙烧4h，获得mnox催化滤料。

24、进一步的，mnox催化剂与活性组分ce的前驱体反应，生成ce-mnox复合催化剂，形成ce-mnox复合催化滤料，ce-mnox复合催化滤料通过以下步骤得到：

25、将活性组分ce的前驱体以一定负载量添加至mnox催化滤料浸渍的溶液中，常温搅拌12h，然后260℃下焙烧4h，获得ce-mnox复合催化滤料。

26、进一步的，ce-mnox催化剂通过多金属氧酸盐前驱体和双氧水在表面形成pom固体酸层，生成ce-mnox-pom复合催化剂，形成ce-mnox-pom复合催化滤料，ce-mnox-pom复合催化滤料通过以下步骤得到：

27、多金属氧酸盐(pom)前驱体以一定负载量与ce-mnox复合催化滤料分散在水溶液中，逐滴加入一定浓度的双氧水溶液，反应2h，然后以甲醇和水洗涤，在洗涤后在105℃下干燥8h，在260℃下焙烧4h，获得ce-mnox-pom复合催化滤料。

28、一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料在烟气治理中的应用，所述催化滤料由所述的一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法制备。

29、综上所述，本发明的有益之处在于：

30、1)本发明通过原位生长法制备的复合催化滤料对二噁英具优异的低温催化活性和选择性，对烟气颗粒物具有较好的除尘效率。

31、2)本发明通过原位生长法制备的复合催化滤料添加具有多价态和优良抗氯中毒能力的活性组分ce，并采用pom功能化催化剂表面，有效提高催化活性的同时强化催化剂耐氯性能。

32、3)本发明通过原位生长法实现催化剂与滤料表面的强结合，在避免催化剂被纤维包裹的同时，提高催化滤料使用寿命和催化过滤的效率。

技术特征：

1.一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法,其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法，其特征在于：所述步骤1包括以下步骤：

3.根据权利要求1所述的一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法，其特征在于：所述n，n-二甲基甲酰胺、甲醇与水的溶液体积比为10～15：1～3：1。

4.根据权利要求1所述的一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法，其特征在于：所述硝酸锰与有机配体的摩尔比为1：0.2～1。

5.根据权利要求1所述的一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法，其特征在于：所述有机配体为对苯二甲酸、2，5-二羟基对苯二甲酸、均苯三甲酸中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法，其特征在于：所述活性组分ce的前驱体为硝酸铈、醋酸铈、硫酸铈中的一种。

7.根据权利要求1所述的一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法，其特征在于：所述活性组分ce的前驱体的范围为mnox催化剂负载量的0.1wt％～5wt％。

8.一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料，其特征在于：包括滤料以及ce-mnox-pom复合催化剂，ce-mnox-pom复合催化剂原位生长在滤料表面；

9.根据权利要求8所述的一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料，其特征在于：所述滤料的表面原位生长有mnox催化剂；mnox催化剂表面吸附或沉积活性组分ce的前驱体，在设定条件下，mnox催化剂与活性组分ce的前驱体反应，生成ce-mnox复合催化剂；ce-mnox催化剂通过多金属氧酸盐前驱体和双氧水在表面形成pom固体酸层，生成ce-mnox-pom复合催化剂。

10.一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料在烟气治理中的应用，其特征在于：所述催化滤料由权利要求1-8任一项所述的一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料制备方法制备。

技术总结
本发明公开了一种低温协同脱除二噁英和颗粒物的催化滤料、制备方法及其应用,包括步骤1：以滤料为载体，经过Mn基有机金属框架原位生长获得MnOx催化滤料；步骤2：活性组分Ce浸渍；将活性组分Ce的前驱体以一定负载量添加至MnOx催化滤料浸渍的溶液中，常温搅拌12h，然后260℃下焙烧4h，获得Ce‑MnOx复合催化滤料；步骤3：氧化还原刻蚀；本发明通过原位生长法制备的复合催化滤料对二噁英具优异的低温催化活性和选择性，对烟气颗粒物具有较好的除尘效率；本发明通过原位生长法制备的复合催化滤料添加具有多价态和优良抗氯中毒能力的活性组分Ce，并采用POM功能化催化剂表面，有效提高催化活性的同时强化催化剂耐氯性能。

技术研发人员：沈斯亮,王冠杰,陆胜勇,丁佳敏,陈敏,邱娟
受保护的技术使用者：浙江大学台州研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/5