[发明专利]一种稻壳灰与硫酸钛制备脱硝催化材料的方法

说明书

一种稻壳灰与硫酸钛制备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。本发明以稻壳灰和硫酸钛为原料，采用NaOH溶解，调节pH值的方法，添加锰盐制备成脱硝催化材料的方法，所述的催化材料采用农业废弃物，实现废物资源化利用；制备的脱硝催化材料成本低，工艺简单，流程短，适用于工业化生产；低温脱硝活性高，在200℃—300℃范围内，脱硝率可以达到90％以上。本发明不仅解决了稻壳灰对环境的潜在危害，保护环境，制得的低温脱硝催化材料带来了巨大的社会效益。

技术领域

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

背景技术

氮氧化物(NO_X)是引起光化学烟雾、酸雨、雾霾等环境问题的主要原因之一。经过一系列复杂的化学反应，NO_X转化成臭氧和颗粒物，并与硝酸和硫酸作用，形成酸雨，进一步与SO₂、CO作用，构成区域性大气污染物。选择性催化还原法(SCR)是指在催化材料的作用下，利用还原剂(如NH₃、液氮、尿素等)与空气中的NO_x反应生成无毒、无污染的N₂。目前，应用最为广泛的是钒钛(V₂O₅/TiO₂)体系催化材料和锰钛(MnO_X/TiO₂)体系催化材料，其特点是生产成本较高，尤其是TiO₂的成本所占比重较大。因此，研发低成本的催化材料是解决问题的关键。

我国作为世界上最大的水稻生产国，稻壳灰年产量达上亿吨，稻壳灰的主要成分是硅元素和碳元素，其中，SiO₂的含量高达40％，与自然界中其他矿物硅质材料相比，稻壳灰中的二氧化硅大多数具有无定型结构，其化学活性很高，可以作为理想的硅源材料。有研究学者证明，添加SiO₂制备成TiO₂-SiO₂复合氧化物可以作为催化材料的载体。SiO₂的添加不仅能够增大载体的比表面积，还可以提高催化材料的抗碱中毒性能。更重要的是从稻壳灰中提取出SiO₂既能解决稻壳灰废弃物的浪费，合理利用资源，又能得到廉价的脱硝效率较高的催化材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种以稻壳灰与硫酸钛为原料制备SCR脱硝催化材料的方法。

一种利用稻壳灰与硫酸钛制备脱硝催化材料的方法，其特征在于：90℃条件下，将稻壳灰与强碱溶液混合搅拌2h，过滤得到水玻璃溶液；60℃条件下，将水玻璃溶液与硫酸钛溶液混合，调节pH值为6-7，搅拌1h；离心、分离出底层沉淀，经烘干、煅烧得到TiO₂-SiO₂复合载体；利用浸渍法，加入锰盐溶液，烘干焙烧后得到催化材料，300-500℃煅烧2h得到催化材料粉体；其中(Si+Ti)：锰摩尔比＝1:0.6；且Si：Ti摩尔比＝0.25～4。

本发明的脱硝率测试是在以NH₃为还原剂，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95.6％。

具体实施方式：

将20g研磨后的稻壳灰与1.5mol/L的NaOH溶液混合，90℃条件下搅拌2h，过滤，得到透明的硅酸钠溶液。