一种scr脱硝催化剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于催化剂领域，具体设及一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，特别设及一 种具有蛇纹石-介孔二氧化铁-儀饥复合氧化物的层状结构的SCR脱硝催化剂及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 氮氧化物(NOx)主要来源于燃煤电厂、垃圾焚烧厂等固定源W及柴油机、汽油机等 移动源。NOx不仅污染大气环境还会造成酸雨、光化学烟雾、PM2.5、臭氧层破坏等现象进而 对人类的身体健康造成危害。工业上脱除烟气中NOx最为有效的方法是WN也为还原剂的SCR 技术。该技术的核屯、是催化剂，其工业化的催化剂体系是化或W〇3改性的V2化/Ti〇2,该催 化体系具有催化反应活性高、抗S〇2中毒性能强的优势，但是其制备成本较高，并且在实际 工程应用中，由于烟气溫度较高(400°C左右)其会造成活性组分V2化发生升华，同时烟气中 含有的大量飞灰会对催化剂产生严重腐蚀进而影响催化剂的使用寿命。因此，如何制备新 型的SCR脱硝催化剂使其克服W上不足具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于克服上述不足提供一种SCR脱硝催化剂及其制备方法，采用廉 价易得的其它材料全部或部分代替Ti化，既可W降低催化剂的制作成本又可W提高催化剂 的机械强度和耐腐蚀性能，同时采用其它金属氧化物与饥作用形成复合氧化物从而降低饥 在高溫条件下发生升华的可能。同时W儀和饥的复合氧化物作为SCR脱硝催化剂的活性组 分一方面可W大大降低饥的氧化物发生升华的可能，另一方面还可W强化催化剂的脱硝效 果。
[0004] 为实现上述目的本发明采用W下技术方案： 一种SCR脱硝催化剂，具有蛇纹石-介孔二氧化铁-儀饥复合氧化物的层状结构，其中蛇 纹石、介孔二氧化铁、儀饥复合氧化物的质量比为（25~45): (30~70) :(0.5~2.0)，其中儀饥 复合氧化物为活性组分偏抓酸儀(M2V2化），蛇纹石为颗粒，在蛇纹石颗粒外层包覆介孔 Ti化涂层，再在涂层表面涂覆活性组分偏抓酸儀形成复合氧化物的活性层。
[0005] 上述SCR脱硝催化剂，所述蛇纹石为300-400目颗粒。
[0006] 上述SCR脱硝催化剂的制备方法，包括W下步骤： 1)蛇纹石的破碎： 将蛇纹石研磨后筛取300~400目的样品备用。
[0007] 2)载体表面的改性： 将300~400目的蛇纹石、山梨醇单硬脂酸醋、聚氧乙締山梨糖醇酢单硬脂酸醋、水和20- 28wt%氨水按照质量比为300:5:3: (100~130): (15~30)的比例混合后，将其置于50~80°C的水浴条件下回流处理4~化，随后将所得的 物料转移至105~120°C的烘箱中处理6~1 Oh; 3) 介孔Ti化的涂覆： 分别称取一定量的铁酸四下醋、乙酸双丙酬丙締酷锭滴加到浓度为10-20wt%硝酸溶液 中，在室溫条件下揽拌25-35min后继续老化处理4-化，随后称取一定量的经过表面处理的 蛇纹石加入到上述混合溶液中，其中蛇纹石、铁酸四下醋、乙酸双丙酬丙締酷锭和硝酸的质 量比为10: (28~120): (0.5~2): (1.0~5.0)，将上述混合物在500~800rpm/min的条件下处理 18~2地，随后将溶液置于70~90°C的水浴中缓慢蒸干，将所得产物在105~120°C干燥处理5~ 1化后于450-500°C下赔烧处理3-化，制得经Ti化涂覆后的蛇纹石，用其作为催化剂的载体； 4) 活性组分的负载 分别称取等重量的偏饥酸锭和草酸溶于去离子水中，在200~400 rpm /min揽拌条件下 处理15~30min，待溶液澄清后向其中加入硝酸儀和经Ti化涂覆后的蛇纹石载体，其中偏饥 酸锭、硝酸儀和载体的重量比为1:1.243: (60~250)，将该混合物在60~80°C揽拌下水浴蒸 干，得到固体混合物，将所得到的固体混合物置于105~120°C干燥处理6~1化后于450-550°C 下赔烧处理2-化，得催化剂固体颗粒； 5) 催化剂的成型 将质量比为100: (1.5~3) :2:10的催化剂固体颗粒、玻璃纤维粘结剂、甘油和水进行湿 混，随后将湿料经过揽拌、捏合、练泥后利用模具挤出成型，得到蜂窝状催化剂的胚体，胚体 先在100-120°C干燥处理4-化后于450-550°C下赔烧处理4-化得到催化剂。
[0008] 4.根据权利要求3所述的SCR脱硝催化剂的制备方法，其特征在于:所述步骤2)氨 水用25wt%氨水。
[0009] 上述SCR脱硝催化剂的制备方法，所述步骤3)硝酸溶液浓度为15wt%，在室溫条件 下揽拌30min后继续老化处理化，随后称取一定量的经过表面处理的蛇纹石加入到上述混 合溶液中，其中蛇纹石、铁酸四下醋、乙酸双丙酬丙締酷锭和硝酸的质量比为10: (28~120): (0.5~2): (1.0~5.0)，将上述混合物在500~800巧m/min的条件下处理18~2地，随后将溶液置 于70~90°C的水浴中缓慢蒸干，将所得产物在105~120°C干燥处理5~化后于500°C下赔烧处 理化，制得经Ti化涂覆后的蛇纹石。
[0010] 上述SCR脱硝催化剂的制备方法，所述步骤4)将所得到的固体前驱体置于105~120 °C干燥处理4~化后于500°C下赔烧处理化，得催化剂固体颗粒。
[0011] 上述SCR脱硝催化剂的制备方法，所述步骤5)胚体先在11(TC干燥处理化后于500 °c下赔烧处理化得到催化剂。
[0012] 采用上述技术方案，本发明有W下优点： (1)蛇纹石具有耐高溫、抗腐蚀、耐磨等特性，W其作为载体可W提高催化剂的机械强度 及其在NH3-SCR反应过程中受到飞灰的耐腐蚀性能。
[0013] 间活性组分儀的添加一方面提高了催化反应活性，另一方面其与饥能形成复合氧 化物偏抓酸儀大大降低了活性组分V2化在高溫条件下发生升华的可能性。
[0014] 间催化剂的反应稳定性和耐磨性好，在300~450°C内具88%~96%的NOx转化率，与传 统的V-W-Ti催化剂相比耐磨性能提高了2~3倍。
[0015] 蛇纹石代替二氧化铁作为脱硝催化剂的载体，可W显著降低SCR脱硝催化剂 的生产成本。
[0016] (5)本发明有利于拓展蛇纹石的应用技术领域，并提高其附加值。
【具体实施方式】 [0017]实施例1 将蛇纹石研磨后筛取300~400目的样品，然后将其与山梨醇单硬脂酸醋、聚氧乙締山梨 糖醇酢单硬脂酸醋、水和25wt%氨水按照质量比为300:5:3:100:15的比例混合，随后将其置 于80°C的水浴条件下回流处理地，随后将所得的物料转移至105°C的烘箱中处理lOh。
[0018] 分别称取一定量的铁酸四下醋、乙酸双丙酬丙締酷锭滴加到浓度为15wt%硝酸溶 液中，在室溫条件下揽拌30min后继续老化处理化，随后称取一定量的经过表面处理的蛇纹 石加入到上述混合溶液中，其中蛇纹石、铁酸四下醋、乙酸双丙酬丙締酷锭和硝酸的质量比 为10:120:2:5，将上述混合物在50化pm/min的条件下处理18h，随后将溶液置于90°C的水浴 中缓慢蒸干，将所得产物在l〇5°C干燥处理化后于500°C下赔烧处理化。
[0019] 随后分别称取等重量的偏饥酸锭和草酸溶于去离子水中，在400 rpm /min揽拌条 件下处理30min，待溶液澄清后向其中加入硝酸儀和经Ti化涂覆后的蛇纹石载体，其中偏饥 酸锭、硝酸儀和载体的重量比为1:1.243:60，将该混合物在60°C的揽拌下水浴蒸干，将所得 到的固体前驱体置于120°C干燥处理化后于500°C下赔烧处理化。将质量比为100:1.5:2:10 的催化剂固体颗粒、玻璃纤维粘结剂、甘油和水进行湿混，随后将湿料经过揽拌、捏合、练泥 后利用模具挤出成型，得到蜂窝状催化剂的胚体，胚体先在ll〇°C干燥处理化后于500°C下 赔烧处理化得到催化剂A。为了测试催化剂的脱硝性能和耐磨性能分别将催化剂切割成 2.5cm X 2.5cm X 6.0cm和2.5cm X 2.5cm X 20cm 的样品进行测试。
[0020] 催化剂活性的测试条件为：在固定床反应器中进行，模拟烟气组成为： 1000卵mNH3，1000ppm N0,5% 〇2，S〇2 200ppm，出0 8%，Ar为平衡气，反应空速为30,000 h-i， 反应溫度为200~500°C，反应产物中NO和N02含量用烟气分析仪KM9106进行分析测定。
[0021] 催化剂耐磨性能的测试是在含有飞灰的磨蚀仪中进行的，磨蚀风桐中空气流速为80m/ S，飞灰的平均粒径为80皿，含量为120g/m3,在室溫条件下磨蚀处理200min。该条件相当于 在300~400°C飞灰含量为60g/m3的条件下工作约15000小时后的磨蚀量。为了与现有的工业 化催化剂进行对比，购买了浙江某环境材料有限公司的生产的V2化-W化/Ti〇2蜂窝式脱硝催 化剂进行对比。
[0022] 脱硝反应活性结果见表1，耐磨结果显示催化剂A的磨蚀率为1.56%，而对比催化剂 的磨蚀率为4.70%。
[0023] 实施例2 将300~400目的蛇纹石样品、山梨醇单硬脂酸醋、聚氧乙締山梨糖醇酢单硬脂酸醋、水 和25wt%氨水按照质量比为300:5:3:130: 30的比例混合后，将其置于50°C的水浴条件下回流处理化，随后将所得的物料转移至 120°C的烘箱中处理化。分别称取一定量的铁酸四下醋、乙酸双丙酬丙締酷锭滴加到浓度为 15wt%硝酸溶液中，在室溫条件下揽拌30min后继续老化处理化。随后称取一定量的经过表 面处理的蛇纹石加入到上述混合溶液中，其中蛇纹石、铁酸四下醋、乙酸双丙酬丙締酷锭和 硝酸的质量比为10:28:0.5:1.0,将上述混合物在50化pm/min的条件下处理2地，随后将溶 液置