[发明专利]一种氯化铜改性的SCR催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种氯化铜改性的SCR催化剂及其制备方法和应用，所述SCR催化剂为氯化铜改性的金属氧化物负载在铁基柱撑凹凸棒土上形成的催化剂。其制备方法包括以下步骤：制备纯凹凸棒土；制备铁基柱撑凹凸棒土；取硝酸锰或硝酸铈溶于柠檬酸形成混合前驱体溶液，或取偏钒酸铵溶于草酸溶液加热老化中形成混合前躯体溶液；称取铁柱撑凹凸棒土加入混合前躯体液充分搅拌老化；干燥、焙烧、研磨得到MnO₂/Fe‑ATP或CeO₂/Fe‑ATP或V₂O₅/Fe‑ATP催化剂；称取CuCl₂，加入丙酮搅拌至完全溶解，持续搅拌下加入所得催化剂，搅拌，抽滤，干燥，煅烧，得到复合催化剂。本发明的有益效果是成本低、脱硝脱汞效率高。

技术领域

本发明属于化工技术领域，尤其是涉及一种氯化铜改性的SCR催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

近年来，人们注意到煤燃烧过程中产生的一些物质对环境有较大的影响，这些物质就包括汞和氮氧化物。燃煤锅炉作为造成环境汞污染的主要人为排放源，已经在世界范围引起广泛关注。燃煤产生的二氧化硫和氮氧化物是形成“酸雨”和“酸雾”的主要原因之一，而重度毒性的汞，也是雾霾天气中的致毒因素之一。由于汞在环境和生物体内具有特别高的积累性，因此即使是在浓度非常低的情况下，它对人类和野生动植物也有相当大的毒性，美国环保局将汞定义为一种具有高度危险的元素。

目前工业上广泛应用的脱硝技术是选择性催化还原法(SCR)，该方法能达到80％～90％的NO_x降低率。国内外很多学者对各类催化剂均进行了相关研究并取得了一定成果。但是其活性温度窗口为300～400℃，高温会使催化剂烧结，并发生NH3被氧化为NO等副反应，增加NH3耗量，在温度低于200℃时则不具备良好的催化活性。

近年来科学家已经在低温SCR催化剂的研发上做了大量的探索，其中包括贵金属和过渡金属氧化物两大类催化剂。贵金属催化剂在低温下具有良好的催化活性，但由于贵金属催化剂成本较高、操作温度窗口较窄以及对SO₂也较敏感等缺点限制了它大规模工业应用。

目前SCR催化剂在工业上主要应用于烟气脱硝，最近许多研究者研究SCR催化剂脱汞，金属氧化物需要负载在载体上才能够脱汞，通常使用的载体为二氧化钛、二氧化硅以及活性炭等，但该类催化剂容易容易中毒，难以再生，成本太高难以实现工业化。

我国凹凸棒土资源丰富，其资源利用水平较低。凹凸棒土(ATP)又称坡缕石，是一种层链状富镁硅酸盐粘土矿物，呈针状或纤维状，具有较大的比表面积(146～210m²/g)，表面有能起反应的-OH组织，特殊的层链状结构可产生发达的沸石类孔道，并具有一般粘土的特性：阳离子交换性、吸水性、可膨胀性等。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产成本低、脱硝脱汞效率高的氯化铜改性的SCR催化剂及其制备方法。

本发明的技术方案是：

一种氯化铜改性的SCR催化剂，具体为氯化铜改性的金属氧化物负载在铁基柱撑凹凸棒土上形成的催化剂。

优选的，所述金属氧化物为MnO₂、CeO₂或V₂O₅。

本发明的另一方面，还包括所述氯化铜改性的SCR催化剂在烟气脱汞和脱硝上的应用。

本发明的另一方面，还包括一种氯化铜改性的SCR催化剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备纯凹凸棒土；

(2)配制NaOH溶液和FeCl₃溶液，在持续搅拌的条件下，将NaOH溶液缓慢加入到FeCl₃溶液中，所得混合溶液在室温下搅拌老化；