[发明专利]一种金属氧化物-矾酸盐/凹凸棒土催化剂

说明书

技术领域

本发明属于环境技术领域，特别是涉及一种分离技术领域的负载型催化剂，可用 于烟气脱单质汞以及染料废水的脱色。

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。

目前选择性催化还原法(SCR)催化剂在工业上主要应用于烟气脱硝，该方法能达 到80%～90%的NO_X降低率。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。

钒酸盐由于其较高的催化活性，高温分解度小等优点，是一种重要的选择性催化 氧化催化剂。而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。由于其特殊的性质，凹凸棒土常用做吸附 剂、催化剂和催化剂的载体。

发明内容

目前研究的同时脱硝脱汞催化剂主要是SCR催化剂，但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 中毒，难以再生，成本太高难以实现工业化。同时SCR催化剂脱硝效果很好单质汞的氧化率 低，脱汞率不高。

钒酸盐具有较高的催化活性，高温分解度小，是重要的选择性催化氧化催化剂。我 国凹凸棒土资源丰富，其资源利用水平较低。凹凸棒土具有较大的比表面积，特殊的层链状 结构可产生发达的沸石类孔道，因此可作为吸附剂、催化剂和催化剂的载体。使用凹凸棒土 作为SCR催化剂的载体可大大降低催化剂成本，因此用其作为催化剂载体还可以提高催化 剂的脱硝率和脱汞率。又由于其既具有吸附功能又具有一定的催化功能，在染料废水脱色 以及COD的降低方面也有很好的效果。

本发明的目的是提供一种金属氧化物-矾酸盐/凹凸棒土催化剂，用于在烟气脱硝 脱汞以及染料废水的脱色。

本发明的目的还在于提供一种金属氧化物-矾酸盐/凹凸棒土催化剂的制备方法。

本发明是通过下述技术方案实现的：一种金属氧化物-矾酸盐/凹凸棒土催化剂， 其特征在于：由金属氧化物TO_x与矾酸盐RVO₄共同负载于凹凸棒土ATP制备而成。

所述的金属氧化物TO_x中的T为Ce、Zr或Mn。

所述的矾酸盐RVO₄中的R为Ce、Mn或Fe。

所述的金属氧化物-矾酸盐/凹凸棒土催化剂的制备方法，其特征在于：先用水热 合成法制备RVO₄/ATP，再采用溶胶凝胶法制备出金属氧化物-矾酸盐/凹凸棒土催化剂TO_x- RVO₄/ATP。

制备步骤如下：

（1）称取等摩尔量的偏钒酸铵和硝酸锰或硝酸铈或硝酸铁，分别置于两只烧杯中加入 适量水溶解；

（2）称取适量的纯凹凸棒土ATP加入去离子水中，同时加入少量分散剂聚乙二醇400，搅 拌一定时间使其分散均匀；

（3）在步骤（2）制得的ATP去离子水中分别缓慢滴加偏钒酸铵溶液和硝酸铈或硝酸锰或 硝酸铁溶液，搅拌一定时间后加入适量氨水调节pH=9~14后移入水热反应釜内在120~180℃ 条件下反应7~12小时；

（4）抽滤后用去离子水洗涤，直至用AgNO₃检测无Cl^-存在；80℃下烘干，研磨得到RVO₄/ ATP，R为Ce、Mn或Fe；

（5）配置2mol/L的柠檬酸溶液，称取适量的硝酸锰或硝酸铈或硝酸锆加入到柠檬酸溶 液中，完全溶解后形成锰或铈或锆的前躯体柠檬酸溶液；