[发明专利]一种负载双层核壳结构脱硝抗硫催化剂的木质素改性滤料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种负载双层结构脱硝抗硫催化剂的木质素改性滤料及其制备方法。先用木质素对PPS滤料进行改性，木质素是三种苯丙烷单元通过醚键和碳碳键相互连接形成，具有三维网状结构，通过苯环共轭作用可以牢牢吸附在PPS滤料表面。由于木质素分子结构中存在醇羟基、酚羟基、碳基共扼双键等多种活性基团，滤料表面活性得到大幅提高；再将双层核壳结构脱硝抗硫催化剂通过木质素的静电吸附作用负载在改性滤料表面，得到双层核壳结构脱硝抗硫催化剂的木质素改性复合滤料。经过测试，复合滤料经过木质素的改性不仅具有较高的脱硝活性，抗硫性能也十分优异。

技术领域

本发明属于功能性复合滤料技术领域，具体涉及到一种负载双层核壳结构脱硝抗硫催化剂的功能滤料及其制备方法。

背景技术

氮氧化物（NO_x）包括多种化合物，如一氧化氮、一氧化二氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等。这几种气体混合物常称为硝烟。空气中的NO_x对人类健康和生态环境均有严重的危害。NO是无色无味的气体，其与血红蛋白中的氧结合能力很强，会严重影响血液的输氧能力并刺激人的眼睛、呼吸器官等，严重时会诱发细胞癌变。排放到在大气中极易与氧气发生反应，生成NO₂。故大气中NO_x一般以NO₂的形式存在。大气中的NO₂与水分子作用生成硝酸，从而形成酸雨，酸雨的危害主要是造成环境酸化，破坏建筑物、文物古迹，严重危害到人类生活和身体健康，所以氮氧化物危害巨大。

燃烧后处理烟气脱硝技术即烟气脱硝技术，或称烟气NO_x进化技术，其中干法脱硝技术有以下优点：设备和操作工程简单、投资低和脱除NO_x效率高；无废弃物处理，不易造成二次污染，因此成为国内外研究最多的净化处理NO_x的技术。其中又以选择性催化还原(selective catalytic reduction, SCR) 技术最具工业应用前景。实践证明，SCR法反应温度适中，选择性好，脱硝率高 (大于90%)，所以现已成为控制NO_x排放的国际主流技术。SCR反应起始于NH₃在催化剂上的吸附，通入SO₂产生的催化剂中毒一般是不可逆的，其毒化作用主要分为两个方面。首先是SO₂与NH₃在催化剂的作用下生成硫酸铵和硫酸氢铵等，这些硫酸铵盐类会堵塞催化剂的孔道以及覆盖催化剂表面的活性位，影响反应物在催化剂中的扩散与吸附，从而使催化剂活性降低。另一方面，SO₂直接与活性中心作用，使活性中心金属原子硫酸化而失去催化活性。其中，第一种失活可通过水洗或高温处理来再生；第二种失活一般不可再生或再生效果差。

木质素是由四种醇单体（对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇）形成的一种复杂酚类聚合物，主要有3种基本结构单元，对羟苯基结构、紫丁香基结构和创愈木基结构，是一种可再生资源，存在量较大，在多个领域都有其用途。木质素分子结构中的醇羟基、酚羟基、碳基共扼双键等活性基团，可以发生氧化、磺化、缩聚和接枝共聚等多种化学反应。其中，又以氧化、酞化、磺化、缩聚和接枝共聚等反应性能在研究木质素的应用中显示着尤为重要的作用，同时也是扩大其应用的重要途径。在此过程中，磺化反应又是木质素应用的基础和前提，到目前为止，木质素的应用大都以木质素磺酸盐的形式加以利用。本发明创新性的将木质素运用到滤料改性方面并取得很好的效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种负载双层核壳结构脱硝抗硫催化剂的木质素改性滤料及其制备方法。本发明的改性滤料催化剂不易脱落，脱硝率高，抗硫性能好。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：