具有疏水膜的scr脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及烟气处理用SCR催化剂技术领域，尤其涉及表面具有疏水膜的SCR脱 硝催化剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 我国受煤炭资源和燃料供应政策的制约，燃料供应呈现出复杂性和多样性的特 点。目前，我国的能源结构以煤炭为主，燃煤造成的氮氧化物污染是不可忽视的环境问题， 氮氧化物对人体健康和环境都有很大的危害。氮氧化物的控制是国家经济可持续发展和环 境保护的紧迫可观要求，选择性催化还原反应（SCR)技术是目前工业上应用最广的一种脱 硝技术。在SCR工艺系统中，催化剂是重要的组成部分，它的性能直接影响到SCR系统的整 体脱硝效果，催化剂也是整个工艺设备中成本最高的一部分。
[0003] SCR催化剂在运行时，烟气或反应气中含有一定比例的H2O,在运行过程中极易与 烟气中的粉尘、无机盐类等物质相互作用并粘附在催化剂表面，严重影响催化剂性能，导致 使用周期短。待催化剂的脱硝效率不能满足环境要求时，则需更换催化剂，而更换催化剂的 成本非常昂贵，约占 SCR系统整体费用的50%。因此，为了降低成本，一般采取对活性下降 或失活的SCR催化剂进行再生处理，既可以大大降低SCR系统的运行成本（催化剂再生费 用约为整体更换费用的20?30% )，还可以节省废弃催化剂的处理费用。
[0004] SCR催化剂的再生处理一般采用水系清洗液进行水洗再生处理。然而蜂窝催化剂 在清洗液中浸泡会导致催化剂机械强度急剧降低，这是目前脱硝行业中SCR催化剂在再生 过程中的技术瓶颈之一。因此，亟需研发出一种即能够延长使用周期，又能够在再生过程中 保证机械强度的SCR催化剂，解决现有的SCR催化剂受烟气中水气的影响导致性能下降快， 使用周期变短；以及水洗再生过程中机械强度急剧降低的技术问题。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术的上述缺陷和问题，本发明的目的是提供具有疏水膜的SCR脱硝催 化剂及其制备方法。解决现有的SCR催化剂受烟气中水气的影响导致性能下降快，使用周 期变短；以及水洗再生过程中机械强度急剧降低的技术问题。
[0006] 为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
[0007] 具有疏水膜的SCR脱硝催化剂，包括SCR脱硝催化剂和疏水膜，所述疏水膜铺覆在 所述SCR脱硝催化剂的参与脱硝反应的表面上。
[0008] 进一步地，所述疏水膜采用具有微孔结构的疏水膜。提高烟气与SCR脱硝催化剂 的反应表面的接触面积。
[0009] 进一步地，所述疏水膜为聚硅氧烷疏水膜等。
[0010] 进一步地，采用提拉-浸渍方法，将疏水膜溶液铺覆在SCR脱硝催化剂的参与脱硝 反应的表面上。也可以采用涂抹等操作方式将疏水膜溶液铺覆在SCR脱硝催化剂的参与脱 硝反应的表面上。
[0011] 具体地，所述SCR脱硝催化剂的参与脱硝反应的表面包括所有参与脱硝反应的表 面。如，当SCR脱硝催化剂为蜂窝状SCR脱硝催化剂，其外表面、蜂窝孔道的内壁以及催化 剂颗粒的表面均为参与脱硝反应的表面。
[0012] 本发明的具有疏水膜的SCR脱硝催化剂的制备方法，是通过以下步骤实现的：
[0013] 步骤一、制备疏水膜溶液；
[0014] 步骤二、采用提拉-浸渍方法，将SCR脱硝催化剂在疏水膜溶液中浸渍提拉，在脱 硝反应的表面得到疏水膜，得到具有疏水膜的SCR脱硝催化剂。
[0015] 进一步地，步骤一中，所述疏水膜溶液采用能够形成具有微孔结构的疏水膜的溶 液。
[0016] 具体地，步骤一中，所述疏水膜溶液采用聚娃氧烧疏水膜溶液。
[0017] 进一步地，所述聚硅氧烷疏水膜溶液的制备方法如下：
[0018] a、称取甲基三乙氧基硅烷、乙醇、酸溶液和碱溶液；控制甲基三乙氧基硅烷和乙醇 的体积比为1 : 4?5,甲基三乙氧基硅烷的体积与酸的物质的量的比例为20mL : 0.01? 0. lmmol，甲基三乙氧基硅烷的体积与碱的物质的量的比例为20mL : 0. 05?20mmol ;
[0019] b、将甲基三乙氧基硅烷和乙醇混合，搅拌均匀；然后滴加酸溶液，滴加完毕后继续 搅拌，静置，得混合液；
[0020] C、向步骤二的混合液中滴加碱溶液，滴加完毕后，陈化，得聚硅氧烷涂层的疏水膜 溶液。
[0021] 进一步地，步骤a中，所述酸为硫酸。
[0022] 进一步地，步骤a中，所述酸采用弱酸。具体地，可以采用草酸。
[0023] 进一步地，步骤a中，所述碱采用弱碱。具体地，可以采用氨水。
[0024] 进一步地，步骤a中，甲基三乙氧基硅烷的体积与酸的物质的量的比例为20mL : 0. 02 ?0. 05mmoL·
[0025] 进一步地，步骤a中，甲基三乙氧基硅烷的体积与碱的物质的量的比例为20mL : 10 ?15mmol 〇
[0026] 本发明的具有疏水膜的SCR脱硝催化剂，在SCR脱硝催化剂的反应表面上铺覆疏 水膜，使得SCR脱硝催化剂的反应表面具有良好的疏水性，与水的接触角最高达到138°， 提高了 SCR蜂窝催化剂的耐水性。同时在SCR催化剂的使用范围内，保证脱硝反应的还原 效率达到95%以上。另外，本发明的具有疏水膜的SCR脱硝催化剂的机械性能也有所提高， 其抗压强度提高了 45 %以上。
[0027] 因此，在烟气处理过程中，SCR脱硝催化剂表面的疏水层增加 H2O在催化剂表面的 接触角，抑制烟气中的粉尘及反应中生成的NH4HSO 4在催化剂表面的聚集和附着，相对延长 了 SCR脱硝催化剂的使用周期。同时抑制水洗再生过程中H2O对催化剂的过度浸泡，将水 洗再生过程对SCR脱硝催化剂机械强度的损坏降到最低，而且对脱硝反应的还原效率的影 响也很小，仍能达到94%以上，仍能满足烟气处理的要求，从而提高SCR催化剂的性能和寿 命。而且，疏水膜在SCR脱硝催化剂的反应表面铺覆均匀。
【附图说明】
[0028] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
[0029] 图1是本发明的具有疏水膜的SCR脱硝催化剂的结构示意图，其中，为了清楚表示 疏水膜，将疏水膜进行填充图案处理。
[0030] 图2是图1中A处的放大图。
【具体实施方式】
[0031] 下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施 例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于 本发明保护的范围。
[0032] 结合图1和图2,说明本发明的具有疏水膜的SCR脱硝催化剂，包括SCR脱硝催化 剂1和疏水膜2,所述疏水膜铺覆在所述SCR脱硝催化剂的反应表面上。具体地，图1为蜂 窝状成型SCR脱硝催化剂，在成型SCR脱硝催化剂的参与脱硝反应的方形蜂窝孔道11的内 壁以及外表面上铺覆疏水膜2。进一步地，在催化剂颗粒的微观表面也会有疏水膜，图1中 未表不出来。
[0033] SCR脱硝催化剂为波纹板式时，在波纹板式SCR脱硝催化剂的参与脱硝反应的表 面上均铺覆疏水膜2。进一步地，在催化剂颗粒的微观表面也会有疏水膜。
[0034] 实施例1
[0035] 具有疏水膜的SCR脱硝催化剂，采用提拉-浸渍方法，将聚硅氧烷疏水膜溶液铺覆 在蜂窝状SCR脱硝催化剂的反应表面上，在蜂窝状SCR脱硝催化剂的反应表面上铺覆聚硅 氧烷疏水膜。
[0036] 本实施例1的具有疏水膜的SCR脱硝催化剂的制备方法如下：
[0037] 步骤一：制备聚硅氧烷疏水膜溶液：a、称取甲基三乙氧基硅烷、乙醇、草酸和氨 水；控制甲基三乙氧基硅烷和乙醇的体积比为1 : 4. 5,甲基三乙氧基硅烷的体积与草酸的 物质的量的比例为20mL : 0. 05mmol，甲基三乙氧基硅烷的体积与氨水的物质的量的比例 为20mL : 0. Immol山、将甲基三乙氧基硅烷和乙醇混合搅拌1小时，搅拌均匀后，再滴加草 酸，继续搅拌4小时，静置48小时，得混合液；c、向混合液中滴加氨水，滴加完毕后，陈化72 小时，得聚硅氧烷涂层的疏水膜溶液。其中草酸和氨水均以溶液形式加入。
[0038] 步骤二、采用提拉-浸渍方法，将蜂窝状SCR脱硝催化剂在聚硅氧烷疏水膜溶液中 浸渍提拉，在反应表面得到疏水膜，得到具有疏水膜的SCR脱硝催化剂。
[0039] 实施例2
[0040] 具有疏水膜的SCR脱硝催化剂，采用提拉-浸渍方法，将聚硅氧烷疏水膜溶液铺覆 在蜂窝状SCR脱硝催化剂的反应表面上，在蜂窝状SCR脱硝催化剂的反应表面上铺覆聚硅 氧烷疏水膜。
[0041] 本实施例2