[发明专利]一种抗铅中毒的Fe-Mn-Ce/含钛高炉渣脱硝催化剂

说明书

本发明提供一种Fe‑Mn‑Ce/含钛高炉渣脱硝催化剂，具有低温催化活性优良、反应温度窗口宽等特点，并且所用原料价格成本较低，相比稀土金属基催化剂具有明显优势。本发明提供的一种Fe‑Mn‑Ce/含钛高炉渣脱硝催化剂，对于PbO、PbCl₂或PbSO₄重金属具有明显的抗中毒效果。应用于选择性催化还原烟气脱硝领域，可延长催化剂的实际使用寿命，降低其使用成本。采用“变废为宝”的思想，使高炉副产物含钛高炉渣能得到更大程度地利用，既节约资源，又减少对环境的污染，具有很好的社会效益。

技术领域

本发明涉及一种抗铅中毒的Fe-Mn-Ce/含钛高炉渣脱硝催化剂，属于低温SCR烟气脱硝技术领域。

背景技术

环境中的氮氧化物会引起空气质量的严重污染，如酸雨、光化学烟雾、雾霾等。因此，对氮氧化物的净化控制是十分必要的。选择性催化还原(SCR)脱硝技术因其容易针对烟气组分进行针对性设计，且脱硝效率高，被认为是烟气脱硝最具潜力的技术之一。SCR脱硝技术的核心是催化剂。钢铁、水泥、玻璃等行业生产过程中产生的烟气成分复杂，除水蒸气和SO₂之外，还含有碱金属(K，Na)、碱土金属(Ca)、重金属(Pb、Hg、Zn、As)、以及其它有害组分(P、S、Cl)，这些成分会对SCR脱硝催化剂产生磨损、堵塞以及中毒等影响，大大加快了催化剂的失活速率，严重降低了催化剂的使用寿命。据了解，关于脱硝催化剂抗碱金属、碱土金属、SO₂及HCl等有害组分中毒的研究已被大量报道。然而，由于重金属具有生理毒性和不同价态等特点，针对提高重金属中毒脱硝催化剂的研究相对较少。其中，铅物种作为典型的重金属，主要以PbO和PbCl₂形态存在于烟气中。据报道，某些城市生活垃圾焚烧厂在静电除尘前，粉尘中铅的浓度可达30mg/g，烟气中铅的浓度可达6-40mg/g。因此，有必要提高脱硝催化剂的抗铅中毒能力，进一步延长催化剂在实际脱硝应用中的使用寿命，降低其脱硝运营成本。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供一种抗铅中毒的Fe-Mn-Ce/含钛高炉渣脱硝催化剂(FMC/slag)，该催化剂具有低温活性高、温度窗口宽以及较好抗铅中毒能力的特点，具有广泛的应用前景。

除特殊说明外，本发明所述份数均为重量份，所述百分比均为质量百分比。

研究发现，钒钛磁铁矿经高炉冶炼所产生的低钛高炉渣，其主要成分为Ti、Al、Si和Ca等。经酸处理后，Ca基本去除，并获得一种组成稳定、性能优良的Ti-Si-Al复合载体，可用于制备SCR低温烟气脱硝催化剂。这不仅可以降低脱硝成本，还能实现钛渣的资源化利用，促进资源循环。Fe、CeO₂与MnOx同时负载于Ti-Si-Al复合载体时，Mn在催化剂表面的分散度较好，且出现更多氧空位，催化剂能在较低的温度下达到高脱硝活性和N₂选择性，表现出更优越的催化活性；再进行铅中毒处理后，催化剂抗铅中毒能力明显增强，应用于选择性催化还原烟气脱硝领域，可明显延长催化剂的实际使用寿命。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种抗铅中毒的Fe-Mn-Ce/含钛高炉渣脱硝催化剂，先将含钛高炉渣进行酸改性预处理制备含钛高炉渣复合载体；然后在含钛高炉渣复合载体上负载铁、锰和铈源前驱体，经烘干、焙烧后制得Fe-Mn-Ce/含钛高炉渣低温脱硝催化剂；最后将Fe-Mn-Ce/含钛高炉渣低温脱硝催化剂进行铅中毒处理，再经烘干、焙烧，获得含铅的Fe-Mn-Ce/含钛高炉渣低温脱硝催化剂。