[发明专利]一种钛改性炭基低温脱硝催化剂的制备方法及应用

说明书

一种钛改性炭基低温脱硝催化剂是由TiO₂改性后的活性炭纤维作为复合载体，并在其上负载活性组分CeO₂或V₂O₅，或者是两种活性组分的混合体，各组分的重量百分比为：复合载体90.0‑99.0%,其中TiO₂重量百分比含量为5.0%‑10.0%；其余为活性组分。本发明制备催化剂在脱硝过程中低温（80‑200℃）下脱硝率≥80%，可稳定运行90h，具有良好的工业应用潜力。

技术领域

本发明属于废气处理技术领域，涉及一种钛改性炭基低温脱硝催化剂及制备方法和应用。

背景技术

针对钢铁行业污染物治理，今年政府工作报告中已明确提出2018年我国将启动钢铁行业超低排放改造，生态环保部近期发布了《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》，明确烧结机头烟气、球团焙烧烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度不高于10、35、50mg/m³。钢铁行业大气污染控制提标改造迫在眉睫，在此背景下，开发新型高效钢铁烧结烟气脱硝催化剂已势在必行。

炭基材料(活性炭、活性焦、活性炭纤维等)是最具应用潜力的低温干法烧结烟气脱硝催化剂或载体。目前国内太原钢铁集团引进日本技术对450m²和 600²烧结机采用活性炭综合治理烟气，该设备脱硫率为95％，脱硝率为40％，除尘率在80％以上。虽然太钢采用活性炭对烧结烟气实现脱除，但是其脱硝率也仅仅约40％，远远达不到国家环保要求。基于上述问题，提高炭基催化剂的低温脱硝活性是解决问题的关键所在。

发明内容

针对目前商业催化剂低温活性低的缺点，本发明提供一种低温活性高的钛改性炭基低温脱硝催化剂及制备方法和应用。

本发明创新性提出使用有机和无机材料耦合制备复合型载体用于烧结烟气低温脱除氮氧化物。其中，无机物选择TiO₂，一方面TiO₂是一种具有可还原性的氧化物，在还原过程中可被部分还原形成氧空位，提高催化剂表面的氧化性，进而有利于反应物分子的吸附与活化；另一方面，TiO₂作为一种弱酸性物质，可改善催化剂表面酸性从而提高催化剂的催化活性。

本发明提供的技术方案如下：

一种钛改性炭基低温脱硝催化剂，由TiO₂改性后的活性炭纤维作为复合载体，并在其上负载活性组分CeO₂或V₂O₅，或者是以上两种活性组分的混合体，各组分的重量百分比为：复合载体90.0-99.0％,其中TiO₂重量百分比含量为 5.0％-10.0％；其余为活性组分。

若为两种活性组分的混合组分时，CeO₂：V₂O₅摩尔比为0.5-1.0。

本发明的制备方法，包括以下步骤：

(1)将活性炭纤维布裁剪成直径为8-12mm的圆形状，裁剪好在沸水中煮沸处理1-3h，得到活性炭纤维载体；

(2)取钛酸四丁酯溶于无水乙醇，混合后的溶液逐滴加入到浓度为 0.04-0.08mol/l的硝酸溶液中，室温下匀速搅拌，得到透明的纳米TiO₂溶液，其中钛酸四丁酯：无水乙醇：硝酸溶液体积比＝5-15：20-30：150-200；

(3)采用过量浸渍法制备复合载体，将步骤(1)处理好的活性炭纤维载体置于步骤(2)配置好的TiO₂溶液中吸附10-12h，在60-80℃，转速为 10-100r/min磁力搅拌，滤去水分、100-120℃烘干3-5h，得到复合载体 (TiO₂-ACF)；