[发明专利]一种钒修饰的铁基活性炭催化剂、制备方法及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及涉及一种抗硫性能高的低温铁钒活性炭催化剂、制备方法及用途，具体涉及一种钒修饰的铁基活性炭催化剂、制备方法及其用途。

背景技术

NO_x是大气的主要污染污染物之一，可导致酸雨、光化学污染并破坏臭氧层，严重威胁着人类的生产和生活。我国是以燃煤为主的发展中国家，几乎37%的NO_x来自于火力发电、锅炉燃烧等固定源排放，从而造成了严重的大气污染，因此开展工业炉窑NO_x排放控制技术成为当务之急。

以NH₃为还原剂选择催化还原NOx的SCR技术已经得到了广泛研究，传统的V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂虽然在300～400℃具有高的NO_x净化效率和抗SO₂中毒能力，但为了满足其活性和抗硫性需求，电站锅炉中的SCR装置需要重新预热或改装，这将增加能耗或造成改造工程复杂，提高运营成本。

目前开发的非钒基NH₃-SCR催化剂体系主要包括Fe基、Mn基、Ce基等氧化物类催化剂和Fe、Cu基等分子筛催化剂。Mn基催化剂虽然具有显著的低温活性，但其N₂选择性和抗硫性能差；Fe、Ce基氧化物催化剂中高温活性佳，但容易发生硫中毒；Fe、Cu基分子筛催化剂虽性能优越，但仍存在着价格昂贵、水热稳定性差和抗硫性能低等缺点。因此开发具有耐硫性能好的低温NH₃-SCR催化剂具有重要的意义。

发明内容

针对已有技术的问题，本发明的目的在于提供一种钒修饰的铁基活性炭催化剂，所述催化剂具有优异的低温NH₃-SCR活性以及耐硫性能。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种钒修饰的铁基活性炭催化剂，通过加入少量的五氧化二钒，催化剂的NOx脱除效率基本未受影响，而低温抗硫性能提高，因而催化剂整体的低温脱硫脱硝效率提高。所述催化剂的活性组分为氧化铁和五氧化二钒，载体为活性炭，所述五氧化二钒占载体活性炭的质量百分比大于0小于等于1%。

本发明通过在催化剂中添加钒以显著提高催化剂的抗硫性，所述五氧化二钒占活性炭的质量百分比例如为0.05%、0.1%、0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%、0.8%、0.85%、0.9%、0.95%或1.0%，优选0～0.7%且不包括0，进一步优选0～0.5%且不包括0，最优选0.5%。

优选地，所述氧化铁的质量百分比为0～10且不包括0，例如1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%，优选0～8%且不包括0，进一步优选0～5%且不包括0。

本发明的目的之二在于提供一种如上所述的钒修饰的铁基活性炭催化剂的制备方法，所述方法为共浸渍法，包括如下步骤：

（1）采用硝酸对活性炭进行表面氧化；

（2）在草酸存在条件下，将Fe源、V源和氧化后的活性炭三者的混合物在室温搅拌，然后蒸干，干燥，焙烧，得到钒修饰的铁基活性炭催化剂。

本发明采用简单易行的共浸渍方法制备了钒修饰的铁基活性炭催化剂，所述方法首先采用硝酸对活性炭进行表面氧化，利用强氧化剂在适当的温度下对活性炭表面的官能团进行氧化处理，改变活性炭的表面官能团，能够使活性炭具有更强的性能，从而提高表面含氧基团的含量，增强表面的极性。表面极性较强的活性炭易吸附极性物质，从而可以达到提高吸附选择性的目的。然后，在草酸条件下，称取Fe源和V源，并控制五氧化二钒占活性炭的质量百分比大于0而小于等于1%，将Fe源、V源和氧化后的活性炭的混合物搅拌，蒸干，焙烧，即可得到钒修饰的铁基活性炭催化剂。

优选地，所述Fe源选自硝酸铁、硫酸铁、磷酸铁或氯化铁中的任意一种或者至少两种的混合物，优选硝酸铁。

优选地，所述钒源选自偏钒酸铵、偏钒酸钠、偏钒酸钾、正钒酸钠或焦钒酸钠中的任意一种或者至少两种的混合物，优选偏钒酸铵。

优选地，所述室温搅拌的时间为0.5～10h，例如1h、1.5h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h、6h、6.5h、7h、7.5h、8h、8.5h、9h或9.5h。