[发明专利]一种硫酸铁催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境保护、环境材料和环境催化技术领域中的一种环境友好型脱硝催化剂，特别涉及一种硫酸铁催化剂及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，能源消费的持续增长，以燃煤、燃油、燃气为主的能源消费方式消耗大量化石燃料，排放到大气中的氮氧化物(NOx)等危害不断加剧。目前，我国一些大城市的大气污染已呈现区域复合型特点，有效控制NOx的排放已成为缓解复合型污染现状的重要手段。城市固定源和移动源中的NOx排放是城市污染的主要来源之一，因此有效控制此类污染源NOx的排放是进行区域复合型污染控制的重要部分。

目前，选择性催化还原技术是国际上应用最为广泛的烟气脱硝技术。根据还原剂的不同可分为氨气选择性催化还原NO_x(NH₃-SCR)和碳氢化合物选择性催化还原NOx(HC-SCR)技术；其中，NH₃-SCR(Selective Catalytic Reduction，SCR)技术是固定源烟气脱硝的主流技术，在国外已得到广泛应用。其原理是通过添加NH₃作为还原剂将NOx选择性还原为无害的N₂而排放。SCR技术的关键是开发高效稳定的催化剂，以适用于高硫、高尘为主要特征的应用环境。优良的耐硫性能已成为决定催化剂能否工程实用化的瓶颈。目前，工业化应用的NH₃-SCR催化剂，多以TiO₂为载体，再负载上一定量的V₂O₅、WO₃或MoO₃等组分，该类催化剂在高效净化NOx的同时具备良好的抗硫性能。

但是，传统的脱硝V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂在实际使用中仍存在一些问题，一是活性组分V₂O₅的前驱体一般毒性非常大，容易对人体和环境产生二次污染；二是V₂O₅在将烟气中NOx还原为N₂和H₂O的同时也将烟气中SO₂氧化为SO₃，SO₃会与NH₃反应生成硫酸铵及硫酸氢铵而影响催化剂活性和堵塞催化反应器通道；三是WO₃和MoO₃高温时的N₂选择性较差，能够促进N₂O的生成，而N₂O会引发温室效应、臭氧层破坏等环境问题。因此，如何采用国产催化剂，降低催化剂成本、实现催化剂的高活性、高耐硫性能，并能提高催化剂制备与使用过程中的安全性，决定着该技术能否广泛应用于我国固定源和移动源的脱硝。目前，研究开发成本低廉、环境友好的非钒SCR催化剂是国内外学术界和产业界的一个热点课题。实际上，在不含硫、无尘、无水的条件下，很多催化剂都呈现了优异的NOx净化能力，但是它们大多数不具备长时间抗水抗硫的能力。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种硫酸铁催化剂及其制备方法，用于固定源和移动源脱硝，实现在高硫、高尘、高湿为主要特征的应用环境中高效催化净化NOx，该催化剂在300℃～450℃对NH₃-SCR反应非常高效，并且具有良好的稳定性，适应更严格的排放法规要求，并且达到降低成本和提高使用安全性的目的。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种硫酸铁催化剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、配制硫酸铁溶液，硫酸铁占整个溶液质量的0.1～0.3％；

步骤二、向上述硫酸铁溶液中加入TiO₂载体，用磁子电动搅拌器于70～90℃温度条件下搅拌反应4～6h，其中硫酸铁溶液中铁与TiO₂载体的质量比为2～8％，所得溶液的水分完全蒸发后得到白色粘稠状物质；

步骤三、将步骤二中的白色粘稠状物质放在烘箱内于110～120℃干燥12～24h，再放入马弗炉于300～500℃焙烧2～6小时，然后于8～15Mpa压力压片、40～60目过筛就得到Fe₂(SO₄)₃/TiO₂催化剂，即所要制备的硫酸铁催化剂。

硫酸铁催化剂的制备方法，还可以按以下步骤：