[发明专利]一种稻壳灰制备脱硝催化材料的方法

说明书

一种稻壳灰制备低温脱硝催化材料的方法属于环境材料、环境催化及环境保护领域。本发明以稻壳灰为原料，采用溶胶凝胶的方法，制备出锰硅体系的脱硝催化材料，所述脱硝催化材料的制备方法采用农业废弃物，合理利用资源；制备出的脱硝催化材料成本低，工艺简单，可以实现工业化生产；低温脱硝活性高，200℃‑300℃范围内可以达到80％以上。本发明可以实现稻壳灰废弃物的充分利用，减少垃圾的排放，还能起到资源循环利用的效果。

技术领域

本发明属于环境材料及环境保护领域，具体为一种利用农业废弃物稻壳灰制备SCR脱硝催化材料。

背景技术

氮氧化物(NOx)作为大气主要污染物之一已经对我国国民经济的发展、生态环境和国民健康造成巨大的伤害，控制氮氧化物的排放是我国大气污染防治工作的重要内容。选择性催化还原(SCR)是目前脱硝效率最高的一种烟气脱硝技术，其主要利用氨气、液氮和尿素等在催化材料的作用下与大气中的氮氧化物反应生成无毒、无害的N₂。目前，应用最为广泛的是锰钛体系和钒钛体系的催化材料，但是，TiO₂的价格相对较高，比表面积相对较小，尤其是钒钛体系的催化材料占到总体成本的40％左右。因此，研究低成本的催化材料，实现工业化生产是解决问题的关键。

我国是世界上最大的水稻生产国家，稻壳年产量上亿吨，大量的稻壳堆积如山，成为难以处理的废弃物。稻壳是由有机物和无机物组成的，有机物包括纤维素、半纤维素及木质素；无机物主要是SiO₂，以及少量的碱金属钛、铜等元素。稻壳经焚烧得到的稻壳灰中SiO₂的含量在40％左右，且大部分是无定型的，有很好的化学性能，研究发现SiO₂具有很大的比表面积和抗碱中毒性能。因此，可以考虑用SiO₂来替代TiO₂制成锰硅体系的催化材料，不仅能够增加催化材料的比表面积，降低催化材料的成本，还可以充分利用稻壳灰废弃物，到达资源循环利用的效果。

发明内容

本发明目的是提供一种回收利用农业废弃物稻壳灰制备SCR脱硝催化材料的方法。

一种稻壳灰制备脱硝催化材料的方法，其特征在于制备步骤如下：

将稻壳灰与NaOH溶液均匀混合，在90℃条件下搅拌2h，过滤，得到透明溶液，向透明溶液中加入盐酸溶液，调节pH为2，搅拌1h，陈化3h，离心分离出白色沉淀，水洗，110℃烘干12h，300℃煅烧2h，得到白色SiO₂粉末，将白色粉末与锰盐混合加入到300ml水中，超声浸渍30min，110℃干燥12h，300℃-500℃煅烧2h，得到催化材料粉末。

本发明的脱硝效率测试时以NH₃为还原气体，模拟烟气组成为：为0.1％NO、5％O₂、0.1％NH₃，N₂为平衡气。首先将催化材料进行造粒，取粒度在40目-80目之间的颗粒进行测试，用量筒量取2ml颗粒进行SCR脱硝活性测试，测试了50℃-400℃温度条件下催化材料的脱硝效率，本发明制备的催化材料的脱硝效率最高可达86.8％。

进一步所述步骤中，NaOH溶液与盐酸溶液的浓度都为1.5mol/L。

进一步所述步骤中，锰盐是乙酸锰、硝酸锰、氯化锰、高锰酸钾中的任一种。

进一步所述步骤中，锰硅比在0.4-0.7范围内。

本发明不仅解决了稻壳灰对环境的潜在危害，回收农业废弃物，制得的SCR脱硝催化材料给社会带来巨大的利益。

具体实施方式：

实施案例一：