[发明专利]一种催化剂及其制备方法和用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种催化剂及其制备方法和用途，属于催化剂领域。

背景技术

随着经济的快速发展和大量化石燃料的使用，氮氧化物（NO_X）污染所引起的光化学烟雾、酸雨等环境问题日益突出，环境形势日益严峻。火电厂及其它工业燃烧装置等固定源尾气是大气中NO_X的主要来源之一，其中NO占NO_X总量的90～95%。随着NO_X排放法律法规逐渐严格化，烟气NO_X的脱除技术也日益受到了人们的重视。目前较为关注的NO_X脱除技术有选择性催化还原法、吸收法、吸附法等。

目前多采用NH₃选择性催化还原法来脱除烟气中NO_X，该法运行稳定，选择性好，脱除率高。中国专利CN1413765A中公开了一种以氨为还原剂将氮氧化物选择性催化还原为氮气的催化剂，该催化剂以氧化铝为载体，主要活性组分为铜（0.5～30%，以金属计的质量比）和锰（0.1～10%，以金属计的质量比），该催化剂在150～300℃的反应温度下，NO的转化率达67～98%。选择性还原法虽然脱除率高，但该法须严格控制还原剂NH₃的用量，且催化反应温度较高，已商业化的催化剂价格较高，使得该系统投资、运行费用昂贵，此外还需考虑NH₃的储存、防腐、防泄漏等问题。吸收法脱硝技术成熟，工艺简单，设备运转稳定，已经达到工业化应用程度。但该技术的NO_X脱除效率较低、能耗高，吸收废气后的溶液不易处理、易造成二次污染。此外，吸收剂、氧化剂、还原剂的费用较高，不适用于烟气中低浓度NO_X的脱除。吸附法利用吸附剂吸附烟气中的NO_X，脱除率高，可实现NO_X的回收利用，但吸附剂用量大，设备庞大，投资和运行费用高。

选择性催化氧化法是指先将NO部分地选择性催化氧化为NO₂，再用湿法脱硫的吸收剂吸收，实现湿法同时脱硫脱氮。目前第二步的吸收技术已较为成熟，第一步的NO转化为NO₂的催化氧化技术才是关键和难点。在此技术的研究过程中，一些学者认为不宜追求过高的NO_X氧化度，只需定量地将烟气中的部分NO氧化为NO₂，使NO氧化度达到50～60%，此时NO_X的吸收反应将按NO和NO₂等分子吸收，相当于是吸收N₂O₃，这时的吸收速率和吸收效率最高，对应所需的氧化反应温度也不高，容易实现，且能耗较低。中国专利CN101028596公开了一种烟气催化氧化脱硝工艺，其特点在于采用以TiO₂或ZrO₂-TiO₂为载体，Co为活性组分的催化剂，不需要外加氧化剂，直接利用烟气本身含有的氧气即可将NO部分氧化为NO₂（氧化度为40～60%），再利用碱液吸收脱硝，即可实现脱硝产物的资源化回收利用。

常见的负载型催化剂制备方法为浸渍法、溶剂热法、溶胶凝胶法或和共沉淀法等，而关于采用液相沉积法制备的催化剂用于烟气脱硝的研究较少，因此，随着NO_X排放量的日益增多，研究和开发出具有低温高活性的NO_X催化剂具有重要的经济意义和实际意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种催化剂的制备方法，具体操作如下：

1、载体预处理

将载体活性炭破碎至40～60目，依次浸于质量百分比浓度为30-50%硝酸、质量百分比浓度为10-30%乙醇、蒸馏水中，室温下分别超声洗涤20～40min，然后于100～120℃下恒温干燥1～3h；

2、活性组分负载

将乙酸锰盐与水混合制成浓度为0.01～0.05mol/l的溶液Ⅰ；将质量百分比浓度为10～40%的氢氟酸溶液加入到溶液Ⅰ中制得混合液Ⅱ，其中F^-：Mn²⁺摩尔比为3～5；将市购氨水加入到混合液Ⅱ中，制得混合液III，并控制混合液III的pH为8.4～10.1；