[发明专利]以二氧化钛纳米管为载体的脱硝催化剂及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及大气污染控制技术领域，具体涉及一种选择性催化还原脱 硝催化剂及其制备工艺，适用于各种烟气的脱硝。

背景技术

我国的能源结构以煤炭为主，近年来，全国煤炭年消耗量已超过20 亿吨，且仍有逐年上升的趋势。燃煤排放的二氧化硫和氮氧化物是引起酸 雨的主要原因，其中氮氧化物还是光化学烟雾的罪魁祸首。目前，随着烟 气脱硫技术的普遍推广应用，二氧化硫的排放量已得到有效控制，但是氮 氧化物的排放量却在逐年增加，以燃煤电站排放的氮氧化物为例：1991 年排放量为193万吨，1995年排放量为265万吨，2000年排放量为469 万吨，2002年排放量为520万吨。预计到2010年将达到550万吨。如果 按燃煤电厂目前的排放情况，只控制二氧化硫的排放，而不采取有效的烟 气脱硝技术控制氮氧化物的排放，2010年以后的5～10年，氮氧化物排 放总量将会超过二氧化硫，成为电力行业的第一大酸性气体污染排放物。 因此，氮氧化物的控制刻不容缓。

发达国家对氮氧化物的排放制定了严格的标准，我国也对氮氧化物排 放非常重视，于2003年修订的新的《火电厂大气污染排放标准》(GB13223 -2003)对氮氧化物的排放浓度做出了明确的要求。

选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前世界范围内唯一能够广泛应 用的烟气脱硝技术，市场占有率在70％以上。选择性催化还原脱硝技术， 是指在含氧气氛下，还原剂优先与废气中NO反应的催化脱除过程。在发 达国家，以NH₃作还原剂，V₂O₅-TiO₂为催化剂来消除固定源(如火力发电 厂)排放的NO的工艺已比较成熟。

美国专利US 5300472、中国专利CN 03122008.8、CN 200810224389.2 等专利公开了各种类型的脱硝催化剂及制备工艺，他们的共同特点是都以 TiO₂作为载体，但目前世界范围内只有少数厂家可以生产适用于SCR脱 硝催化剂的TiO₂载体，关于该类型的TiO₂载体的组成和制备工艺为保密 技术。TiO₂纳米管相对传统的TiO₂载体具有更为优良的微观特性，完全 可以应用于脱硝催化剂的制备。

发明内容

本发明提供了一种性能优良的选择性催化还原脱硝催化剂及其制备 工艺，其原料组成为TiO₂颗粒、水、强碱和金属盐，各原料之间的摩尔 比为：

TiO₂颗粒：1

水：10～1000

强碱：1～500

金属盐：0.005～2

所述的TiO₂颗粒为粒径10-100nm的金红石型、锐钛矿型或者两者的 混合晶型二氧化钛，其来源包括市售的各类成品纳米TiO₂或者通过溶胶- 凝胶法、水热法、沉淀法、等离子体法、激光化学法、溅射法、气相水解 法、微乳液法等制备得到的纳米TiO₂粉末。

所述的金属盐为Ce、Cr和Cu的可溶性盐中的一种，如硝酸亚铈、 硝酸铬、硝酸铜。

强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

该类催化剂的制备工艺包括以下步骤：

将强碱溶于水中制成强碱溶液；

向强碱溶液中加入TiO₂颗粒，搅拌1～48小时制得悬浊液；

对悬浊液进行水热处理，水热时间为1～60小时，水热温度为100～ 300℃；

水热处理后的样品经酸洗、干燥后得到TiO₂纳米管载体，干燥温度 为40～150℃，干燥时间1～36小时，酸洗2～12小时；

向TiO₂纳米管载体中加入金属盐的溶液，搅拌1～72小时后经干燥、 灼烧后制得脱硝催化剂样品，干燥温度为40～150℃，干燥时间为1～36 小时，灼烧温度为200～700℃，灼烧时间为1～20小时。