[发明专利]一种脱硝催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境催化技术领域，涉及一种脱硝催化剂及其制备方法，特别是涉及一种改性的钢渣基脱硝催化剂的制备方法。

背景技术

近年来，我国NO_x排放不断增大，对生态环境和人类身体健康造成了巨大的危害和毒害作用，特别是降水中NO₃^-/SO₄^2-比值在全国范围内正逐年增加，酸雨污染已经由硫酸型向硫酸、硝酸复合型转变，城市大气环境形势依然严峻，区域性大气污染问题日趋明显。NO_x污染主要源于燃煤电厂烟气等固定源排放和机动车尾气等移动源排放。据有关部门统计2008年我国氮氧化物排放量总量达到2000万吨，成为世界第一排放国。若无控制，氮氧化物排放量在2020年预计将达到3000万吨，给我国大气环境带来巨大威胁。

如何有效去除NO_x成为当今环境保护领域的重要课题。以NH₃为还原剂的选择性催化还原NO_x(NH₃ - SCR)技术由于其具有较高的脱硝效率，N₂选择性及良好的经济型，目前已成为世界上应用最多、最为成熟有效的脱硝技术。NH₃ -SCR技术的核心是催化剂，目前我国研发的SCR催化剂主要是以锐钛型TiO₂或分子筛为载体的催化剂，但是其生产成本较高且在一些关键环节存在技术壁垒进而抑制了其获得广泛应用。因此，寻求廉价SCR催化剂的制备方法，对于推动固定源烟气脱硝具有重要的现实意义和经济价值。

申请号为201310282608.3的发明专利公开了一种基于钢渣的SCR脱硝催化剂及其制备方法，其以固体冶金钢渣为原料，经酸洗干燥后制成表面积为4.8174~54.6885m²/g，平均孔径为64~110nm的SCR脱硝催化剂。该催化剂没有添加活性组分、制备工艺简单，但是其反应温度窗口较窄150~250^oC，脱硝效率仅为78~84%，并且抗水耐硫性能没有体现，总之其整体的催化效果有待进一步改进。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明公开一种改性的钢渣基脱硝催化剂及其制备方法。

本发明是采用如下技术方案实现的。

一种改性的钢渣基脱硝催化剂的制备方法，是通过如下步骤实现的：

（1）钢渣预处理：将原料钢渣破碎研磨，筛分出40~60目的钢渣溶于质量浓度为2~3wt%的硝酸溶液中，在250~350r/min的搅拌条件下处理12-24h，然后经过滤、洗涤，并在105~130℃条件下干燥10~14h，得到活化后的钢渣，不仅能够脱除原料钢渣杂质，更能提高钢渣表面的粗糙度，以方便在步骤（2）进行更好的钢渣改性，其中，钢渣和硝酸溶液的质量体积比为0.5~1.0g/mL；

（2）钢渣改性：在室温条件下，将蔗糖完全溶于去离子水中，然后向其中加入步骤（1）所得的活化后的钢渣，并搅拌10min得到混合物A；然后将混合物A转移至水热反应釜中于180~220℃处理2~4h，得到混合物B；将混合物B过滤，并用无水乙醇洗涤2~4次后，置于110℃的条件下干燥处理6h，再于500℃的氮气气氛下焙烧4h，得到覆有碳微球涂层的改性钢渣；其中，蔗糖与去离子水的质量体积比为0.5g/mL，钢渣与蔗糖的重量比为1:1；

（3）活性组分负载：将WO₃前驱体和草酸溶于去离子水中，在室温下搅拌至完全溶解；然后加入铈盐和铁盐继续搅拌30min，再加入步骤（2）中所得的改性钢渣，得到混合物C；将混合物C置于60~80℃的水浴中在搅拌条件下进行缓慢蒸发，直至其表面的水分消失，然后置于105~130℃条件下干燥处理10~14h，进而转移至高温加热炉中，在N₂保护的气氛下于500℃继续处理5h，得到催化剂；其中，WO₃前驱体为钨酸铵或仲钨酸铵；铈盐为硫酸铈或硫酸铈铵；铁盐为硫酸铁或硫酸亚铁铵；n_w:n_Fe:n_Ce的元素摩尔比为1：（0.5~5）：（0.5~5），WO₃前驱体的重量与改性钢渣的重量比为3%~10%。

作为一种优选实施方式，步骤（1）中的原料钢渣是采用行星磨破碎研磨的，硝酸溶液的浓度为3wt%。

与现有技术相比，本发明的优点在于：