[发明专利]一种低温脱硝Ni基复合氧化物蜂窝状整体催化剂制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种低温脱硝Ni基复合氧化物蜂窝状整体催化剂的制备方法及应用，属于环境催化净化技术领域。该蜂窝状整体催化剂的主要组分包括活性组分、粘结剂和助挤剂，其中活性组分为Ni基复合金属氧化物，粘结剂为拟薄水铝石、氧化硅和稀硝酸，助挤剂为田菁粉。本发明的整体催化剂具有较好的低温脱硝性能及较宽的温度操作窗口，其在80‑320℃温度区间内的NO_x转化率可达到80％以上，且该催化剂具有较高的运行稳定性，较好的抗硫抗水性能，具有很高的实用价值和应用前景。

技术领域

本发明属于环境催化净化技术领域，涉及一种Ni基复合氧化物蜂窝状整体催化剂的制备方法及其在低温烟气脱硝反应的应用。

背景技术

氮氧化物(NO_x)作为一种重要的大气污染物，是酸雨、光化学烟雾、臭氧层破坏以及雾霾天气等环境问题形成的主要原因之一。可造成大气污染的NO_x主要是NO和NO₂。在人体危害方面，NO与血红蛋白的亲和能力很强，是O₂与血红蛋白亲和能力的30万倍，因此过多的NO吸入会导致人体的中枢神经受损，引起痉挛和麻痹；另外，NO具有致癌作用，能够对细胞分裂和遗传信息的传递造成不良影响。NO₂对人体健康的主要影响是，强烈刺激人体呼吸系统，增加肺毛细血管的通透性，并因此引发胸闷、咳嗽、气喘甚至肺气肿等呼吸道疾病；对人体的心、肝、肾等脏器产生不良影响；刺激眼睛，诱发红眼病等。

以氨为还原剂的选择性催化还原(NH₃-SCR)是目前应用最为广泛的工业烟气脱硝技术，然而基于V-W-Ti体系的商用催化剂的使用温度普遍高于350℃，放置于省煤器之后，除尘和脱硫工艺之前。烟气中通常含有较高浓度的粉尘、SO₂以及一定浓度的碱金属、砷和汞等物质，会对催化剂产生较强的堵塞、侵蚀和毒化作用，从而降低催化剂的使用寿命。此外，现有锅炉通常未预留脱硝空间，这同样限制了SCR技术的工业应用。低温脱硝工艺(运行温度低于150℃)要求催化剂具有更强的抗硫和抗水性能，因为低温运行条件下NH₃与NO的竞争吸附以及催化剂表面硫酸铵形成以及由此引发的催化剂中毒现在将更为显著。基于此，开发新型高效、耐硫耐水的低温脱硝催化剂对于延长催化剂寿命以及SCR脱硝技术的进一步工业推广具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于低温脱硝反应的蜂窝状整体催化剂。本发明所述催化剂具有较高的低温催化效果和较宽的操作温度窗口，其在80-320℃温度区间内的NO_x转化率可稳定保持在80％以上，同时该催化剂具有良好的抗硫和抗水性能，对烟气空速变化不敏感，具有很高的工程应用价值。

本发明的技术方案：

一种低温脱硝Ni基复合氧化物蜂窝状整体催化剂制备方法，步骤如下：

(1)采用均匀共沉淀法制备Ni基复合氧化物粉体催化剂前驱体

将浓度为0.05-0.5mol/L的可溶性Ni盐溶液、浓度为0.02-0.5mol/L的Mn盐溶液、浓度为0.005-0.05mol/L的Cu盐溶液、浓度为0.005-0.05mol/L的Fe盐溶液、浓度为0.005-0.05mol/L的Co盐溶液、浓度为0.005-0.05mol/L的Ce盐溶液和浓度为0.4-1.0mol/L的沉淀剂(尿素、氨水、NaOH其中的一种或两种)混合均匀，可溶性Ni盐溶液、Mn盐溶液、Cu盐溶液、Fe盐溶液、Co盐溶液、Ce盐溶液的体积比为4～6:6～4:0.05～0.2:0.05～0.2:0.05～0.2:0.05～0.2，沉淀剂溶液与盐类混合溶液的体积比为3/1～6/1；上述混合溶液于60-130℃温度条件下搅拌，反应4-12h；然后用去离子水将所得沉淀物离心、洗涤、干燥，即得Ni基复合氧化物粉体催化剂前驱体；所述的沉淀剂为尿素、氨水、NaOH中的一种或两种混合；