[发明专利]一种负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列催化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法

说明书

本发明提出了一种负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列催化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法。本发明以二氧化钛纳米管阵列为催化剂载体，掺杂镧和铈的氧化物，制得催化剂，在500℃温度下让含有二氧化硫或氮氧化物(一氧化氮和二氧化氮)的烟气和一氧化碳的混合气体通过该类催化剂，使二氧化硫和氮氧化物分别和一氧化碳发生催化还原反应，二氧化硫还原转化为硫，冷却后回收单质硫，氮氧化物还原转化为氮气，尾气经碱液吸收后回收氮气，既可以达到同时脱硫脱硝的目的，又可回收高附加值产品单质硫和氮气，尾气也能达到现行排放标准。脱硫效率为96％以上；脱硝效率99.9％以上，单质硫回收率97％以上，N₂回收率98％以上。

技术领域

本发明属于环境保护科学领域，涉及一种负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列催化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法。

背景技术

目前同时脱硫脱硝技术分为两大类：(1)选择性催化还原法：利用还原剂CO、H₂、NH₃和CH₄等还原SO₂和NOx分别为单质硫和N₂，实现脱硫脱硝；(2)氧化法，利用氧化剂将不溶于水的NO氧化生成NO₂，从而与SO₂在后期碱液中同时被吸收，达到脱硫脱硝的目的。氧化法的氧化剂价格昂贵，对设备要求比较高且氧化产物难于分离，因此其应用受到了限制；还原法采用催化剂循环利用，产物单质硫和氮气具有经济价值且无污染，因此，还原法脱硫脱硝具有良好的环保和经济效益。

贵金属催化剂反应活性较高，催化选择性强，但生产成本较高，且在反应中易发生氧抑制和硫中毒等现象，影响催化反应的进行，降低了脱硫脱硝效果。单金属氧化物型催化剂能够在特定的反应条件下表现出优异的催化活性，但在面对多气体组分和不同跨度温度区间的复杂情况时，单金属氧化物往往无法保持高效的催化活性，局限性明显。越来越多学者开始将目光投入到多金属复合氧化物的催化应用研究上。

二氧化钛纳米管基镧铈氧化物型复合氧化物是近年来颇受关注的催化材料，其中镧铈氧化物材料在催化燃烧、汽车尾气净化和烟气还原脱硫催化剂均有良好的应用前景。本发明以二氧化钛纳米管阵列为催化剂载体获得较大比表面积，掺杂镧和铈的复合氧化物制得催化剂，在500℃温度下催化还原同时脱硫脱硝则能达到满意效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列催化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法。利用该方法可以达到催化同时脱硫脱硝的目的，并可回收高附加值产品单质硫和氮气，还可保证烟气中的二氧化硫和氮氧化物的转化率以及产品单质硫和氮气的回收率，解决现有技术催化剂制备困难和附属产品难于分离和回收的问题。

一种负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列催化还原同时脱硫脱硝的烟气处理方法，其特征在于，负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列是以二氧化钛纳米管为载体，掺杂镧和铈的氧化物制得的催化剂，在450-520℃温度下让含有二氧化硫、氮氧化物(一氧化氮和二氧化氮)的烟气和一氧化碳的混合气体通过催化剂，使二氧化硫和氮氧化物分别和一氧化碳发生催化还原反应，二氧化硫还原转化为硫，冷却后回收单质硫，氮氧化物还原转化为氮气。

上述的方法，所述的负载镧铈氧化物的二氧化钛纳米管阵列催化剂为xLa₂O₃-yCeO₂-zTiO₂，1/12≤x/y≤4/3；0<x/(x+y+z)≤1/3，0<y/(x+y+z)≤1/2，1/3≤z/(x+y+z)≤1/2。

上述的方法，二氧化钛纳米管阵列管长为10-25微米，管径为100-150纳米。

上述的方法，二氧化钛纳米管阵列管长优选为25微米，管径优选为150纳米。

上述的方法，催化反应温度优选为500℃。