專利名稱：一種袋式脫除NOx催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種袋式脫除NOx催化劑及其制備方法，屬于環(huán)保催化材料、大氣污染治理技術(shù)和功能濾料技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種脫除NOx催化劑附著在濾袋上制成同時具有除塵和脫除NOx功能催化劑的制備方法。
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOx)是大氣主要污染物之一，它大量來源于燃煤電廠、水泥、供熱鍋爐、化工、鋼鐵、垃圾焚燒等生產(chǎn)中的廢氣。是形成酸雨、光化學(xué)煙霧和溫室效應(yīng)的主要原因。選擇性催化還原法(SCR) NOx脫除效率高(> 90%),技術(shù)成熟、無有害產(chǎn)物生成，已成為國內(nèi)外治理NOx的主要方法(占96%)。但目前對污染物的控制一般采用單獨脫除的方法，造成工廠尾部煙氣凈化系統(tǒng)的復(fù)雜、占地面積大和治理成本的提高。
在煙氣除塵領(lǐng)域，袋式除塵器已成為煙氣除塵的首選，而濾袋具有工藝流程簡單，生產(chǎn)速度快，成本低，品種多等優(yōu)點，近年來在全世界范圍產(chǎn)量快速增長。雖然濾袋有很好的性能，但對于NOx只具有很低的吸附脫除作用。因此，研發(fā)具有自主創(chuàng)新的同時除塵除NOx多功能催化劑具有十分重要的意義。目前國內(nèi)關(guān)于袋式脫除NOx催化劑的專利很少，現(xiàn)有的專利中(CN 102120116A)以胞(^/1102復(fù)合氧化物為活性組分，濾袋為PPS+P84復(fù)合針刺氈，(CN 102145241A)專利以錳、鈰、鑭、釹、鐠、鐵、銅、鈷或鎳中的一種氧化物為活性組分，濾袋為聚苯硫醚濾料。鑒于國內(nèi)袋式脫除NOx催化劑的開發(fā)經(jīng)驗，開發(fā)一種以多種除塵濾料為載體，以錳鈰鎢復(fù)合氧化物為活性組分，以Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物或C中一種或多種為助劑，同時具有除塵和脫除NOx功能的新型袋式高效催化劑。該催化劑制備工藝簡單，負(fù)載量可控，濾料除塵性能不受影響，適用于多種除塵濾料，拓寬了使用范圍，克服了將聚苯硫醚針刺氈硝酸酸化和高溫煅燒而降低使用壽命的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種袋式脫除NOx催化劑及其制備方法，采用脫除NOx催化劑與除塵濾袋相結(jié)合的方法，提升脫除NOx催化劑的功能，使之兼具除塵和脫除NOx的功能，簡化了工廠尾部煙氣凈化系統(tǒng)，節(jié)約成本。本發(fā)明是采取以下方案實現(xiàn)的一種袋式脫除NOx催化劑，其特征在于所述袋式脫除NOx催化劑是以濾袋為載體，以錳鈰鎢復(fù)合氧化物為活性組分，以Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti.Al.Si的氧化物或C中一種或多種為助劑。以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分質(zhì)量百分含量為5 50%，助劑質(zhì)量百分含量為0 50%。所述的錳鈰鎢復(fù)合氧化物活性組分是以氧化錳、氧化鈰、氧化鎢摩爾比Γ5:Γ4:0^2進(jìn)行調(diào)配。所述的濾袋采用除塵濾袋。所述的除塵濾袋采用PE濾袋、玻纖濾袋、氟美斯濾袋、Ρ84濾袋或丙綸濾袋。
一種袋式脫除NOx催化劑的制備方法包括如下步驟
1)催化劑粉末的制備首先配制不同摩爾比的Mn鹽、Ce鹽和W鹽的水溶液，所述的Mn鹽、Ce鹽為硫酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽或磷酸鹽，所述的W鹽為鎢酸銨或偏鎢酸銨，其中配制的Mn鹽、Ce鹽和W鹽摩爾比為I 5:1 4:0 2，其次，稱取Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物或C中一種或多種為助劑加入活性組分溶液中，用攪拌器攪拌f2h，再經(jīng)60°C 120°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥8 24h，再放入350°C 800°C馬弗爐中焙燒8 24h，研磨后120目 200目過篩制得催化劑粉末，其中以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分質(zhì)量百分含量為5 50%，助劑質(zhì)量百分含量為0 50% ；
2)催化劑懸浮溶液的制備根據(jù)載體質(zhì)量，稱取步驟(I)中制備的粉末于容器中，加入溶劑，配成質(zhì)量百分濃度39^5%的溶液，將該溶液放入超聲儀進(jìn)行30mirT60min的超聲分散后制得催化劑懸浮溶液；
所述的溶液為懸浮液。3)催化劑粉末的負(fù)載將濾袋平鋪于抽濾漏斗上，將步驟(2)所制備的懸浮液均勻倒于該濾袋上，同時開啟抽濾真空泵進(jìn)行IOlOmin的抽濾，再將此濾袋于60°C 120°C鼓風(fēng)干燥箱干燥8 24h，即制得袋式脫除NOx催化劑。步驟I)中所述的Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物均為粉末，所述的C為活
性炭粉末、活性炭顆粒或活性炭纖維。步驟2)中所述溶劑選用甲醇、去離子水、乙醇、丙酮、30%檸檬酸溶液中的一種。本發(fā)明的有益效果
I、本發(fā)明催化劑負(fù)載量可控，適用于多種除塵濾料，濾料除塵性能和壽命不受影響，制備工藝簡單，所制備催化劑以過渡金屬元素或稀土元素氧化物為活性組分，元素低廉易得，成本較低，使用范圍廣，有一定的工業(yè)應(yīng)用前景。2、本發(fā)明制備的袋式脫除NOx催化劑兼具除塵和脫除NOx的功能，除塵、NOx脫除效率高，耐酸堿，抗水性能極好，使用壽命長。3、本發(fā)明簡化了現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)雜的尾部煙氣凈化系統(tǒng)，降低了治理成本，開拓了同時除塵和脫除NOx新的應(yīng)用領(lǐng)域。


以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步說明
圖I為本發(fā)明一種袋式脫除NOx催化劑的制備方法所使用的NOx脫除效率測試實驗裝置示意圖。圖2為本發(fā)明實施例1-5濾袋氮氧化物脫除效率隨溫度的變化曲線圖。圖中1、氣源，2、質(zhì)量流量計，3、氣體混合器，4、氣體預(yù)熱器，5、加熱爐，6、催化反應(yīng)器，7、煙氣分析儀。
具體實施例方式參照附圖f 2，一種袋式脫除NOx催化劑，其特征在于所述袋式脫除NOx催化劑是以濾袋為載體，以錳鈰鎢復(fù)合氧化物為活性組分，以Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物或C中一種或多種為助劑。以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分質(zhì)量百分含量為5 50%，助劑質(zhì)量百分含量為O 50%。所述的錳鈰鎢復(fù)合氧化物活性組分是以氧化錳、氧化鈰、氧化鎢摩爾比I 5:1 4:0 2進(jìn)行調(diào)配。所述的濾袋采用除塵濾袋。所述的除塵濾袋采用PE濾袋、玻纖濾袋、氟美斯濾袋、P84濾袋或丙綸濾袋。一種袋式脫除NOx催化劑的制備方法包括如下步驟
1)催化劑粉末的制備首先配制不同摩爾比的Mn鹽、Ce鹽和W鹽的水溶液，所述的Mn鹽、Ce鹽為硫酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽或磷酸鹽，所述的W鹽為鎢酸銨或偏鎢酸銨，其中配制的Mn鹽、Ce鹽和W鹽摩爾比為I 5:1 4:0 2，其次，稱取Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物或C中一種或多種為助劑加入活性組分溶液中，用攪拌器攪拌f2h，再經(jīng)60°C 120°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥8 24h，再放入350°C 800°C馬弗爐中焙燒8 24h，研磨后120目 200目過 篩制得催化劑粉末，其中以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分質(zhì)量百分含量為5 50%，助劑質(zhì)量百分含量為0 50%
2)催化劑懸浮溶液的制備根據(jù)載體質(zhì)量，稱取步驟(I)中制備的粉末于容器中，加入溶劑，配成質(zhì)量百分濃度39^5%的溶液，將該溶液放入超聲儀進(jìn)行30mirT60min的超聲分散后制得催化劑懸浮溶液；
所述的溶液為懸浮液。3)催化劑粉末的負(fù)載將濾袋平鋪于抽濾漏斗上，將步驟(2)所制備的懸浮液均勻倒于該濾袋上，同時開啟抽濾真空泵進(jìn)行IOlOmin的抽濾，再將此濾袋于60°C 120°C鼓風(fēng)干燥箱干燥8 24h，即制得袋式脫除NOx催化劑。步驟I)中所述的Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物均為粉末，所述的C為活
性炭粉末、活性炭顆?；蚧钚蕴坷w維。步驟2)中所述溶劑選用甲醇、去離子水、乙醇、丙酮、30%檸檬酸溶液中的一種。下面的具體實施例來對本發(fā)明做進(jìn)一步說明，但本發(fā)明的保護范圍不限于此。為說明方便，實施例1-5中催化劑載體質(zhì)量均以IOg計算。實施例I
1)催化劑粉末的制備稱取2.9g醋酸錳、20. 55g硝酸鈰、0. 9g鎢酸銨，制成Mn2+、Ce3+、W6+摩爾比1:4:0.3的混合溶液，用磁力攪拌器攪拌lh，再經(jīng)60°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥24h、350°C馬弗爐中焙燒24h，研缽研磨，200目過篩后制得催化劑粉末，其中以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分質(zhì)量百分含量為50%，助劑質(zhì)量百分含量為0% ；
2)催化劑懸浮溶液的制備稱取5g步驟(I)中制備的粉末于容器中，加入甲醇，配成質(zhì)量百分濃度3%的溶液，將該溶液放入超聲儀進(jìn)行30min的超聲分散后制得催化劑懸浮溶液；
3)催化劑粉末的負(fù)載將PE濾袋平鋪于抽濾漏斗上，將步驟(2)所制備的懸浮液均勻倒于該濾袋上，同時開啟抽濾真空泵進(jìn)行IOmin的抽濾，再將此濾袋于60°C鼓風(fēng)干燥箱干燥8h，即制得袋式脫除NOx催化劑。實施例2
I)催化劑粉末的制備稱取5. 85g硝酸錳、2. 07g醋酸鈰、3. 31g鎢酸銨，制成Mn2+、Ce3+、W6+摩爾比5:1:2的混合溶液，稱取2g氧化鈦助劑加入活性組分溶液中，用磁力攪拌器攪拌1. 5h，再經(jīng)80°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥20h、450°C馬弗爐中焙燒20h，研缽研磨，180目過篩后制得催化劑粉末，其中以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分質(zhì)量百分含量為35%，助劑質(zhì)量百分含量為10% ；
2)催化劑懸浮溶液的制備稱取4.5g步驟(I)中制備的粉末于容器中，加入去離子水，配成質(zhì)量百分濃度4%的溶液，將該溶液放入超聲儀進(jìn)行40min的超聲分散后制得催化劑懸浮溶液；
3)催化劑粉末的負(fù)載將玻纖濾袋平鋪于抽濾漏斗上，將步驟(2)所制備的懸浮液均勻倒于該濾袋上，同時開啟抽濾真空泵進(jìn)行20min的抽濾，再將此濾袋于80°C鼓風(fēng)干燥箱干燥12h，即制得袋式脫除NOx催化劑。實施例3
1)催化劑粉末的制備稱取4.64g硫酸錳、5. 6g硫酸鈰、0. 85g偏鎢酸銨，制成Mn2+、Ce4+、W6+摩爾比3:2:0. 5的混合溶液，稱取2g氧化鋁、3g氧化硅助劑加入活性組分溶液中，用磁力攪拌器攪拌2h，再經(jīng)100°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥16h、550°C馬弗爐中焙燒16h，研缽研磨，160目過篩后制得催化劑粉末，其中以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分質(zhì)量百分含量為25%，助劑質(zhì)量百分含量為25% ；
2)催化劑懸浮溶液的制備稱取5g步驟(I)中制備的粉末于容器中，加入乙醇，配成質(zhì)量百分濃度5%的溶液，將該溶液放入超聲儀進(jìn)行50min的超聲分散后制得催化劑懸浮溶液；
3)催化劑粉末的負(fù)載將氟美斯濾袋平鋪于抽濾漏斗上，將步驟(2)所制備的懸浮液均勻倒于該濾袋上，同時開啟抽濾真空泵進(jìn)行30min的抽濾，再將此濾袋于100°C鼓風(fēng)干燥箱干燥16h，即制得袋式脫除NOx催化劑。
實施例4
1)催化劑粉末的制備稱取I.65g磷酸錳、3. 76g硝酸鈰、I. Ig鎢酸銨，制成Mn2+、Ce3+、W6+摩爾比2:3:1. 5的混合溶液，稱取Ig氧化鈷、2g氧化銅、2g氧化鐵、Ig氧化鎳、2g氧化鑭助劑加入活性組分溶液中，用磁力攪拌器攪拌2h，再經(jīng)120°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥12h、650°C馬弗爐中焙燒12h，研缽研磨，120目過篩后制得催化劑粉末，其中以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分和質(zhì)量百分含量為15%,助劑質(zhì)量百分含量為40% ；
2)催化劑懸浮溶液的制備稱取5.5g步驟(I)中制備的粉末于容器中，加入丙酮，配成質(zhì)量百分濃度3%的溶液，將該溶液放入超聲儀進(jìn)行60min的超聲分散后制得催化劑懸浮溶液；
3)催化劑粉末的負(fù)載將P84濾袋平鋪于抽濾漏斗上，將步驟(2)所制備的懸浮液均勻倒于該濾袋上，同時開啟抽濾真空泵進(jìn)行20min的抽濾，再將此濾袋于120°C鼓風(fēng)干燥箱干燥20h，即制得袋式脫除NOx催化劑。實施例5
I)催化劑粉末的制備稱取0. 71g硝酸錳、I. 07g硝酸鈰、0. 24g偏鎢酸銨，制成Mn2+、Ce3+、W6+摩爾比4:2. 5:1的混合溶液，稱取IOg活性炭粉末助劑加入活性組分溶液中，用磁力攪拌器攪拌2h，再經(jīng)120°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥8h、800°C馬弗爐中焙燒8h，研缽研磨，120目過篩后制得催化劑粉末，其中以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分質(zhì)量百分含量為5%，助劑質(zhì)量百分含量為50%2)催化劑懸浮溶液的制備稱取5.5g步驟(I)中制備的粉末于容器中，加入30%檸檬酸，配成質(zhì)量百分濃度3%的溶液，將該溶液放入超聲儀進(jìn)行60min的超聲分散后制得催化劑懸浮溶液；
3)催化劑粉末的負(fù)載將丙綸濾袋平鋪于抽濾漏斗上，將步驟(2)所制備的懸浮液均勻倒于該濾袋上，同時開啟抽濾真空泵進(jìn)行15min的抽濾，再將此濾袋于60°C鼓風(fēng)干燥箱干燥24h，即制得袋式脫除NOx催化劑。
將上述實施例廣5中制備的催化劑在NOx脫除率測試實驗裝置中進(jìn)行NOx脫除性能測試，NOx脫除率測試實驗裝置由I氣源、2質(zhì)量流量計、3氣體混合器、4氣體預(yù)熱器、5催化反應(yīng)器、6管式爐和7煙氣分析儀構(gòu)成。模擬煙道氣組成為N0、NH3、02以及載氣N2組成，混合氣體總流速為833ml/min，過濾風(fēng)速(氣布比)為lm/min，反應(yīng)溫度控制在120°C 180°C之間。各模擬煙道氣的流量由質(zhì)量流量計2和轉(zhuǎn)子流量計控制。模擬煙道氣經(jīng)過氣體混合器3的混合后，經(jīng)過氣體預(yù)熱器4預(yù)熱，進(jìn)入催化反應(yīng)器5進(jìn)行催化反應(yīng)。NOx脫除率測試實驗裝置的進(jìn)氣口與出氣口的NO濃度由KN9106煙氣分析儀測定。為了消除表面吸附的影響，在通氣運行穩(wěn)定I. 5h^2. 5h后開始采集、測試氣體。催化劑的催化活性由NO的脫除率反映，NO的脫除率由下式計算
脫除率=[(C0-C)/C0] X 100%
式中，C。為NO初始濃度，C為處理后氣體中NO濃度。表I
權(quán)利要求
1.一種袋式脫除NOx催化劑，其特征在于所述袋式脫除NOx催化劑是以濾袋為載體，以錳鈰鎢復(fù)合氧化物為活性組分，以Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物或C中一種或多種為助劑，以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分的質(zhì)量百分含量為5 50%，助劑質(zhì)量百分含量為0 50%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的袋式脫除NOx催化劑，其特征在于所述的錳鈰鎢復(fù)合氧化物活性組分為氧化錳、氧化鈰、氧化鎢以摩爾比廣5:廣4:0. 3^2進(jìn)行調(diào)配。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的袋式脫除NOx催化劑，其特征在于所述的濾袋采用除塵濾袋。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的袋式脫除NOx催化劑，其特征在于所述的除塵濾袋采用PE濾袋、玻纖濾袋、氟美斯濾袋、P84濾袋或丙綸濾袋。
5.權(quán)利要求I所述的袋式脫除NOx催化劑制備方法，其特征在于具體步驟如下 (1)催化劑粉末的制備 首先配制不同摩爾比的Mn鹽、Ce鹽和W鹽的水溶液，所述的Mn鹽、Ce鹽為硫酸鹽、醋酸鹽、硝酸鹽或磷酸鹽，所述的W鹽為鎢酸銨或偏鎢酸銨，其中配制的Mn鹽、Ce鹽和W鹽摩爾比為I 5:1 4:0 2，其次，稱取Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物或C中一種或多種為助劑加入活性組分溶液中，用攪拌器攪拌f 2h，再經(jīng)60°C 120°C鼓風(fēng)干燥箱中干燥8 24h，再放入350°C 800°C馬弗爐中焙燒8 24h，研磨后120目^200目過篩制得催化劑粉末，其中以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分質(zhì)量百分含量為5飛0%和助劑質(zhì)量百分含量為(T50% ； (2)催化劑懸浮溶液的制備 根據(jù)載體質(zhì)量，稱取步驟(I)中制備的粉末于容器中，加入溶劑，配成質(zhì)量百分濃度39^5%的溶液，將該溶液放入超聲儀進(jìn)行30mirT60min的超聲分散后制得催化劑懸浮溶液； (3)催化劑粉末的負(fù)載 將濾袋平鋪于抽濾漏斗上，將步驟(2)所制備的懸浮液均勻倒于該濾袋上，同時開啟抽濾真空泵進(jìn)行IOlOmin的抽濾，再將此濾袋于60°C 120°C鼓風(fēng)干燥箱干燥8 24h，即制得袋式脫除NOx催化劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的袋式脫除NOx催化劑制備方法，其特征在于步驟(I)中所述的Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物均為粉末，所述的C為活性炭粉末、活性炭顆?；蚧钚蕴坷w維。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的袋式脫除NOx催化劑制備方法，其特征在于步驟⑵中所述溶劑選用甲醇、去離子水、乙醇、丙酮、30%檸檬酸溶液中的一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種袋式脫除NOx催化劑及其制備方法，屬于環(huán)保催化材料、大氣污染治理技術(shù)和功能濾料技術(shù)領(lǐng)域。特別涉及一種脫除NOx催化劑附著在濾袋上制成同時具有除塵和脫除NOx功能催化劑的制備方法。所述袋式脫除NOx催化劑是以濾袋為載體，以錳鈰鎢復(fù)合氧化物為活性組分，以Co、Cu、Fe、Ni、La、Ti、Al、Si的氧化物或C中一種或多種為助劑，以載體的質(zhì)量為基準(zhǔn)，活性組分的質(zhì)量百分含量為5~50%，助劑質(zhì)量百分含量為0~50%。該發(fā)明制備工藝簡單，適用于多種除塵濾料，兼具除塵和脫除NOx的功能，脫除NOx效率高，耐酸堿，使用壽命長等優(yōu)點，簡化了現(xiàn)有技術(shù)中復(fù)雜的尾部煙氣凈化系統(tǒng)，降低了治理成本，開拓了同時除塵和脫除NOx新的應(yīng)用領(lǐng)域。
文檔編號B01J23/889GK102698740SQ20121022106
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月29日
發(fā)明者沈岳松, 沈樹寶, 祝社民, 鄭大海 申請人:南京工業(yè)大學(xué)