[发明专利]SAPO-34分子筛和Cu/SAPO-34脱硝催化剂及其制备方法和应用、脱硝方法

说明书

本发明涉及废弃物综合利用领域，公开了SAPO‑34分子筛和Cu/SAPO‑34脱硝催化剂及其制备方法和应用、脱硝方法。SAPO‑34分子筛的制备方法包括：(1)将粉煤灰与酸液混合进行第一水热反应，得到含铝酸液和含硅滤渣；(2)将含硅滤渣与碱液混合进行第二水热反应，得到硅酸钠溶液；(3)在硅酸钠溶液中通入含有CO₂的气体进行碳分，干燥得到硅胶；(4)将含铝酸液进行蒸发结晶、煅烧得到氧化铝；(5)将氧化铝加入磷酸溶液中，并与硅胶进行混合，然后加入模板剂进行老化和水热晶化。本发明充分利用了粉煤灰中的硅铝资源，可实现工业化生产，制备的Cu/SAPO‑34脱硝催化剂能够有效降低烟气中氮氧化物的含量。

技术领域

本发明涉及工业固体废弃物综合利用领域，具体涉及SAPO-34分子筛及其制备方法和应用、Cu/SAPO-34脱硝催化剂及其制备方法和脱硝方法。

背景技术

粉煤灰是我国当前排放量最大的工业固体废弃物之一，年排放量已达6亿吨以上，粉煤灰的大量堆积不仅占用土地资源并且对自然生态环境造成严重的危害。目前，我国能源消耗仍然是以煤炭为主，随着经济的发展，粉煤灰的排放量呈逐年增加趋势。

粉煤灰的化学成分与煤的成分息息相关，主要成分为二氧化硅、氧化铝，以及三氧化二铁、氧化钙和未燃尽的碳等，由于粉煤灰化学成分中含有多种可利用元素(如铝、硅等)，因此粉煤灰是一种极具开发价值的丰富资源。如果能够有效回收粉煤灰中的有用物质，既可以发展循环经济和节约型经济，又可以减少开矿对自然生态环境的破坏。

粉煤灰综合利用的主要对象是作为其主要成分的氧化铝(Al₂O₃)和二氧化硅(SiO₂)，一般选择高铝粉煤灰(氧化铝含量为35％以上)为原料进行提取氧化铝的研究，高铝粉煤灰酸法提铝的优势在于利用了粉煤灰中的二氧化硅与酸不反应的原理，通过酸浸使氧化铝和二氧化硅得到有效分离。酸法提铝的特点是工艺流程短、产生废渣的量少，但存在粉煤灰提铝残渣处理和利用上的困难，且只针对高铝粉煤灰，技术路线没有普适性。粉煤灰中硅铝资源总量占60％-95％，若能同时利用其中的硅铝资源，可规避分步提铝提硅工艺技术路线长且复杂的弊端。因此寻找一条能同时利用粉煤灰中的硅铝资源制备更高附加值产品并适用于所有粉煤灰的技术路线迫在眉睫。

选择性催化还原(SCR)技术是目前国内外广泛使用的烟气脱硝技术，具有稳定高效的特点。催化剂是SCR技术的核心组成部分，其性能对烟气脱硝的效率有直接的影响。目前常用的SCR催化剂体系V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂在中低温区间(300℃)不具备良好的催化活性，且存在使用寿命短、高温选择性差及钒具有生物毒性等缺点。开发绿色环保的低温SCR催化剂是解决上述问题的重要途径，由于低温SCR催化剂在含有SO₂和H₂O的气氛中易中毒失活，无法适应实际工作条件，所以着力提高催化剂的抗SO₂和H₂O中毒性能对中低温SCR技术的实际应用具有重要意义。

近年来，以粉煤灰为原料，同时高效利用硅铝资源，制备硅铝分子筛主要有：A型，X型，Y型，P型，SAPO-34，ZSM-5，β型等微孔分子筛。

CN103449467A公开了一种由高铝粉煤灰制备13X分子筛的方法，其中，包括：将高铝粉煤灰与碱液混合进行预脱硅反应，过滤后得到脱硅液；将所述脱硅液与白炭黑混合得到改造脱硅液；将所述改造脱硅液与铝源混合得到硅铝溶胶；将所述硅铝溶胶晶化、过滤、洗涤和干燥，制得13X分子筛。该方法针对高铝粉煤灰提铝后的滤液，在外加铝源的情况下合成13X分子筛，没有实现粉煤灰中硅铝资源的同步利用。