[发明专利]一种含磁复合氧化物中低温脱硝催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种含磁复合氧化物中低温脱硝催化剂及其制备方法和应用。该催化剂包括铬元素、铈元素、钛元素、复合磁粉以及硅藻土，所述铬元素的加入量以氧化物CrO₃计，为催化剂总质量的12.7％～19％；所述的铈元素的加入量以氧化物CeO₂计，为催化剂总质量的17％～25.6％；所述复合磁粉的加入量以质量计，为催化剂总质量的0.5～4％；所述钛元素的加入量以氧化物TiO₂计，为催化剂总质量的46.85～52.5％；所述硅藻土的加入量以质量计，为催化剂总质量的6.3～11.6％。本发明所述的含磁复合氧化物中低温脱硝催化剂与其他金属复合氧化物催化剂相比，具有中低温活性高，耐硫性佳，制备简单等特点。

技术领域

本发明属于环境催化材料用于大气污染治理领域，具体涉及一种含磁复合氧化物中低温脱硝催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

《全国环境公报(2014)》显示，2014年全国废气中氮氧化物排放量为2078万吨，继续为世界第一排放国，玻璃、陶瓷窑炉排放的氮氧化物(NO、NO₂及N₂O等)是其主要来源之一。氮氧化物不仅会形成酸雨、光化学烟雾等系列环境问题，对人体健康也会造成严重的危害。近年来我国对窑炉领域氮氧化物控制和治理逐渐重视，2010年我国颁布了《陶瓷工业污染物排放标准》(GB25464-2010)，2011年我国颁布《平板玻璃工业大气污染物排放标准》(GB26453-2011)，这些标准都严格规定了窑炉烟气氮氧化物的排放标准。但是我国在氮氧化物污染治理方面起步较晚，特别是窑炉领域氮氧化物污染控制技术相对落后，因此，窑炉烟气氮氧化物控制形势严峻、任务紧迫。

目前我国拥有各种玻璃、陶瓷窑炉上万座，绝大部分窑炉废气中飞灰含量高，氮氧化物与二氧化硫的含量偏高(100至700mg/m³)，烟气温度偏低(200～300℃)。我国的众多窑炉燃烧工况复杂，烟气温度变化范围大，传统的商业SCR催化剂已经无法适应工业窑炉的脱硝需要。因此研制一种能适应中低温、高硫烟气环境下的高效脱硝催化剂十分必要。

目前，适用中低温烟气条件的SCR催化剂普遍存在的耐硫性差、选择性低等问题。如CN104258804A、CN104722307A、CN102658155A等，此类催化剂只研究了一定条件下NO的转化率，没有研究催化剂的选择性效果；CN103157488A、CN104492471A以分子筛为载体制备了催化剂，在NO 800ppm，空速40000h^-1，260℃条件下，催化剂具有良好的活性，但是在SCR催化剂中催化剂的温度窗口较窄，同时没有考虑SO₂对催化剂活性以及使用寿命的影响和催化剂的N₂选择性效果。同时有关中低温烟气SCR催化剂的研究较少，Xiong等研究的CeO₂-MnO₂-TiO₂催化剂在NO500ppm，NH₃500ppm，O₂2％，200℃条件下，NO的转化率在90％以上，但是没有考虑SO₂对催化剂活性的影响(RSC Advances，2015,5,35:27785-27793)。Cheng Kai等研究的V₂O₅-WO₃-CeO₂-TiO₂催化剂在NO 1000ppm，NH₃1000ppm，O₂3％，225℃条件下，NO的转化率为70％，但是通入少量SO₂(100ppm)后活性立即降到40％，同时催化剂的选择性也没有进行研究(Journal of Environmental Sciences，2014,26：2106-2113)。因此，以上催化剂还存在一定的局限性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的首要目的在于提供一种用于中低温烟气条件下NH₃选择性催化还原氮氧化物的高活性、低成本含磁复合氧化物SCR脱硝催化剂。