[发明专利]一种利用SAPO-34分子筛制备Fe/SAPO-34催化剂的方法及其应用

说明书

本发明提供了一种利用SAPO‑34分子筛制备Fe/SAPO‑34催化剂的方法及其应用，属于化学化工及环保工程技术领域。将SAPO‑34分子筛原粉铵化制得NH₄⁺/SAPO‑34，烘干后再重复一次；将NH₄⁺/SAPO‑34与一定浓度含铁溶液在水浴搅拌条件下进行离子交换一段时间，水洗抽滤至下层滤液中不含铁离子后烘干；将固体置于150℃‑750℃的马弗炉中，空气保护下煅烧4h‑12h即可得到Fe/SAPO‑34催化剂。本发明的方法可以利用这种工艺简单的方法制备得到Fe/SAPO‑34催化剂，该催化剂可以实现催化低浓度的臭氧氧化NO气体，使其氧化率从33％提升至46％。

技术领域

本发明属于化学化工及环保工程技术领域，具体涉及一种利用SAPO-34分子筛制备Fe/SAPO-34催化剂的方法及其应用。

背景技术

目前，SAPO-34分子筛主要应用于MTO反应之中，而在环境领域上的应用相对较少，主要是以Cu/SAPO-34和Mn/SAPO-34为主的催化剂在选择性催化还原(SCR)法脱硝方面的应用。这些催化剂展示了较高的NO_x去除率、良好的水热稳定性和抗积碳能力。然而，烟道气经过除尘之后温度只有120℃到150℃，这低于SCR的反应温度(200℃)，为了满足反应的温度要求需要额外对气体进行加热，这无疑会增加反应的运行成本。因此，低温烟气脱硝技术就成为市场的必须。

臭氧低温氧化法脱硝主要利用臭氧的强氧化性，将不可溶的低价态氮氧化物氧化为可溶的高价态氮氧化物，然后在洗涤塔内将氮氧化物吸收，达到脱除目的。臭氧氧化NO_x可能带来停留时间过长、臭氧过量、臭氧泄露等一系列问题，因此不少学者利用催化剂提高臭氧对NO_x的深度氧化效率。Fawei Lin指出，利用负载MnO_x的氧化铝小球进行催化深度氧化，当O₃/NO_x＝1.5时，可以有效的缩短停留时间，促进NO₂转化为N₂O₅，将NO₂浓度从600ppm降至100ppm，同时使残留O₃浓度低于20ppm。然而限制该技术推广的瓶颈之一就是臭氧的生产成本较高。为了克服这一问题，可以利用低浓度臭氧在催化剂存在的条件下使NO转化成NO₂的氧化率达到一个相对可观的程度，之后就可以利用湿法将NO₂和其他氮氧化物固定下来，进而达到去除NO_x的目的。而关于低浓度臭氧氧化NO_x的催化剂的研究却鲜有报道。

基于以上，本文提出一种利用SAPO-34分子筛制备出一种可以催化低浓度臭氧氧化NO的催化剂——Fe/SAPO-34。由于以结构规整、具有巨大比表面积的SAPO-34为载体，可以有效的提高催化剂的比表面积，提高了活性组分的分散性。结果表明，利用两步离子交换法制得的Fe/SAPO-34可以有效的提高NO的氧化效率，为脱硝技术提供一条有潜力的途径，同时扩展了SAPO-34分子筛催化剂在环境领域中的应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种利用SAPO-34分子筛来制备Fe/SAPO-34分子筛的两步离子交换法，进而实现和低浓度臭氧对NO的催化氧化。

本发明的技术方案：

一种利用SAPO-34分子筛制备Fe/SAPO-34催化剂的方法，步骤如下：

第一步，铵化：将SAPO-34分子筛原粉与质量分数为10wt.％-50wt.％的硝酸铵溶液按照固液比为1:5-20混合，在30℃-90℃的水浴温度条件下，持续搅拌1h-10h；

第二步，抽滤水洗：加热结束后，自然冷却至室温；用布氏漏斗将固液混合物过滤水洗至下层滤液PH呈中性；