專利名稱：一種納米V₂O₅/活性焦脫硝催化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于脫硝催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
我國的能源構(gòu)成以煤炭 為主，其消費量占一次能源總消費量的70%，這種局面在今后相當(dāng)長的時間內(nèi)不會改變?；痣姀S以煤作為主要燃料進(jìn)行發(fā)電，煤燃燒過程產(chǎn)生的SOjPNOx排放于大氣中，是形成“酸雨”和“酸霧”的主要原因之一，其中氮氧化物和碳?xì)浠衔锝Y(jié)合形成光化學(xué)煙霧，已嚴(yán)重影響到人類的生產(chǎn)和生活。當(dāng)前，我國煙氣脫硫技術(shù)比較成熟，年脫硫能力亦較強(qiáng)；而NOx的排放量仍持續(xù)快速增張，按目前的增長速度，預(yù)計到2015-2020年，NOx的排放總量將會超過SO2成為電力行業(yè)排放的第一大酸性污染氣體。因此，脫硝技術(shù)已引起政府和技術(shù)人員的關(guān)注。目前以NH3為還原劑選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是目前工業(yè)應(yīng)用最為廣泛的脫硝技術(shù)。應(yīng)用最廣泛的SCR催化劑是以TiO2為載體，以V2O5或V2O5-WO3或V2O5-MoO3為活性成分。但為避免形成硫酸銨鹽，進(jìn)而堵塞催化劑的孔結(jié)構(gòu)，造成催化劑失活，故此類SCR催化劑在實際應(yīng)用過程中的操作溫度必須高于350°C。由于大多數(shù)鍋爐配置緊湊，在350°C溫區(qū)加裝SCR脫硝裝置非常困難，而在排煙溫區(qū)(12(T25(TC)加裝SCR脫硝裝置需要將煙氣加熱，從而造成聞能耗和聞操作成本。目前，采用活性焦(AC)為載體，V2O5為活性組分開發(fā)出可在200°C左右脫除煙氣中NO的催化劑(馬建蓉等.同時脫除煙氣中硫和硝的V2O5 /AC催化劑研究[J].燃料化學(xué)學(xué)報，2005，33 :6-11)，將活性焦磨碎，篩分至30飛0目，浸潰偏釩酸銨溶液，煅燒后制的V2O5 /AC催化劑，脫硝率穩(wěn)定在60%左右；
還有研究發(fā)現(xiàn)，V205/AC上搭載WO3和MoO3對SCR活性有抑制作用(Zhu . Catalytic NOreduction with ammonia at low temperatures on V2O5/AC catalysts effect of metaloxides addition and SO2[J]. Applied Catalysis B :Environmental, 2001, 30 :267_276)。以上技術(shù)均是將粉末狀活性焦作為載體，在工業(yè)上不利于操作，并易引起粉塵污染；且催化劑均采用偏釩酸銨和草酸溶液浸潰，煅燒后制得，脫硝率相對較低。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種工業(yè)上易于操作、避免引起粉塵污染、脫硝率高的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分是 圓柱狀活性焦 80 99wt% ；
納米 V2O50. 5 10wt% ；
Fe2O30. 5^10wt%o所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法為以下步驟步驟I、制備硝酸鐵溶液
根據(jù)納米V2O5/活性焦脫硝催化劑中Fe2O3的含量，按照Fe (NO3) 3 ·9Η20顆粒Fe2O3的質(zhì)量比為5. 05 1稱??？6(勵3)3*9!120顆粒；再向所稱取的？6(勵3)3*9!120顆粒中加入去離子水，該去離子水的加入量以制成的硝酸鐵溶液能被步驟2所要加入的圓柱狀活性焦完全吸收為準(zhǔn)，制成硝酸鐵溶液。步驟2、制備負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦
先將圓柱狀活性焦浸潰于步驟 I所制成的硝酸鐵溶液中，在室溫條件下浸潰廣5小時，將圓柱狀活性焦取出，在4(T60°C條件下干燥l(Tl2h，再在10(T12(TC條件下干燥4 6h，然后在40(T50(TC條件下于氮氣氣氛中煅燒3飛h，最后在20(T26(TC條件下于空氣氣氛中煅燒3飛h，制得負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦。所述圓柱狀活性焦的直徑為5 10mm，長度為l(Tl5mm，水分< 3wt%，灰分< 14wt%，碘吸附值為30(T400mg/g。步驟3、制備納米V2O5
按照V2O5粉末雙氧水溶液為IKg (40 45)L的配比將V2O5粉末加入10 20被％雙氧水溶液中，攪拌O. 5 2h，轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，在180°C條件下反應(yīng)24h ;然后在800(Tl0000r/min條件下離心30min，再將離心后的沉淀物于5(T60°C條件下干燥7 8h，制得納米V205。步驟4、制備納米V2O5/活性焦脫硝催化劑
根據(jù)納米V2O5/活性焦脫硝催化劑中納米V2O5的含量，向步驟3所制備的納米V2O5中加入去離子水，該去離子水的加入量以配成的納米V2O5溶液能被所要加入的負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦完全吸收為準(zhǔn)，配成納米V2O5溶液；將配成的納米V2O5溶液攪拌llh，再向攪拌后的納米V2O5溶液中加入步驟2所制得的負(fù)載Fe2O3圓柱狀的活性焦，在室溫條件下浸潰r5h,然后在4(T60°C條件下干燥l(Tl2h，制得納米V2O5/活性焦脫硝催化劑。在上述技術(shù)方案中所述Fe (NO3) 3 · 9H20顆粒中Fe (NO3) 3 · 9H20的含量彡98wt% ；所述V2O5粉末中V2O5的含量彡99wt%。本發(fā)明具有以下積極效果
(I)本發(fā)明采用圓柱狀活性焦，在工業(yè)上易于操作，且能避免引起粉塵污染。圓柱狀活性焦有豐富的微孔結(jié)構(gòu)而具有良好的吸附性能，所制備的V2O5/活性焦脫硝催化劑具有良好的脫硝活性。(2)本發(fā)明采用納米V2O5作為催化劑的活性組分，制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑中的納米V2O5呈條狀，這種條狀的納米V2O5具有較高的晶面能量，能顯著提高催化劑的脫硝活性，脫硝率> 85%。因此，本發(fā)明制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑具有工業(yè)上易于操作、避免引起粉塵污染和脫硝率高的優(yōu)點。


圖I為本發(fā)明制備的一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，并非對其保護(hù)范圍的限制。
本具體實施方式
中所述Fe (NO3) 3 · 9H20顆粒中Fe (NO3) 3 · 9H20的含量> 98wt% ；所述V2O5粉末中V2O5的含量> 99wt%,實施例中不再贅述。實施例I
一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分
是:
圓柱狀活性焦 8(T85wt% ；
納米 V2O57. 5 10wt% ；
Fe2O37. 5^10wt%o所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法是
步驟I、制備硝酸鐵溶液
根據(jù)納米V2O5/活性焦脫硝催化劑中Fe2O3的含量，按照Fe (NO3) 3 ·9Η20顆粒Fe2O3的質(zhì)量比為5. 05 1稱取？6(勵3)3*9!120顆粒；再向所稱取的？6(勵3)3*9!120顆粒中加入去離子水，該去離子水的加入量以制成的硝酸鐵溶液能被步驟2所要加入的圓柱狀活性焦完全吸收為準(zhǔn)，制成硝酸鐵溶液。步驟2、制備負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦
先將圓柱狀活性焦浸潰于步驟I所制成的硝酸鐵溶液中，在室溫條件下浸潰廣3小時，將圓柱狀活性焦取出，在4(T60°C條件下干燥l(Tl2h，再在10(T12(TC條件下干燥4 6h，然后在40(T50(TC條件下于氮氣氣氛中煅燒3 5h，最后在20(T26(TC條件下于空氣氣氛中煅燒:T5h，制得負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦。所述圓柱狀活性焦的直徑為5 10mm，長度為l(Tl5mm，水分< 3wt%，灰分< 14wt%，碘吸附值為30(T400mg/g。步驟3、制備納米V2O5
按照V2O5粉末雙氧水溶液為IKg (40 45)L的配比將V2O5粉末加入10 20被％雙氧水溶液中，攪拌O. 5 2h，轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，在180°C條件下反應(yīng)24h ;然后在800(Tl0000r/min條件下離心30min，再將離心后的沉淀物于5(T60°C條件下干燥7 8h，制得納米V205。步驟4、制備納米V2O5/活性焦脫硝催化劑
根據(jù)納米V2O5/活性焦脫硝催化劑中納米V2O5的含量，向步驟3所制備的納米V2O5中加入去離子水，該去離子水的加入量以配成的納米V2O5溶液能被所要加入的負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦完全吸收為準(zhǔn)，配成納米V2O5溶液；將配成的納米V2O5溶液攪拌llh，再向攪拌后的納米V2O5溶液中加入步驟2所制得的負(fù)載Fe2O3圓柱狀的活性焦，在室溫條件下浸潰r3h,然后在4(T60°C條件下干燥l(Tl2h，制得納米V2O5/活性焦脫硝催化劑。本實施例的應(yīng)用方法將本實施例制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，通入模擬煙氣。模擬煙氣的組成為N0濃度為500ppm，NH3濃度為500ppm，O2濃度為5%，其余為N2。反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)空速為3000 L/(Kg*h)。脫硝率彡86. 2%。實施例2
一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分同實施例I。所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法是步驟I、制備硝酸鐵溶液 同實施例I的步驟I。步驟2、制備負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦
先將圓柱狀活性焦浸潰于步驟I所制成的硝酸鐵溶液中，在室溫條件下浸潰3飛小時，將圓柱狀活性焦取出，在4(T60°C條件下干燥l(Tl2h，再在10(T12(TC條件下干燥4 6h，然后在40(T50(TC條件下于氮氣氣氛中煅燒4 6h，最后在20(T26(TC條件下于空氣氣氛中煅燒4 6h，制得負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦。所述圓柱狀活性焦的直徑為5 10mm，長度為l(Tl5mm，水分< 3wt%，灰分< 14wt%，碘吸附為值30(T400mg/g。 步驟3、制備納米V2O5 同實施例I的步驟3。步驟4、制備納米V2O5/活性焦脫硝催化劑
根據(jù)納米V2O5/活性焦脫硝催化劑中納米V2O5的含量，向步驟3所制備的納米V2O5中加入去離子水，該去離子水的加入量以配成的納米V2O5溶液能被所要加入的負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦完全吸收為準(zhǔn)，配成納米V2O5溶液；將配成的納米V2O5溶液攪拌llh，再向攪拌后的納米V2O5溶液中加入步驟2所制得的負(fù)載Fe2O3圓柱狀的活性焦，在室溫條件下浸潰3飛h，然后在4(T60°C條件下干燥l(Tl2h，制得納米V2O5/活性焦脫硝催化劑。本實施例的應(yīng)用方法將本實施例制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，通入模擬煙氣。模擬煙氣的組成為N0濃度為500ppm，NH3濃度為500ppm，O2濃度為5%，其余為N2。反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)空速為3000 L/(Kg*h)。脫硝率彡85. 8%。實施例3
一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分
是:
圓柱狀活性焦 85 90wt% ；
納米 V2O55 7. 5wt% ；
Fe2O35 7. 5wt%。所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法同實施例I。本實施例的應(yīng)用方法將本實施例制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，通入模擬煙氣。模擬煙氣的組成為N0濃度為500ppm，NH3濃度為500ppm，O2濃度為5%，其余為N2。反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)空速為3000 L/(Kg*h)。脫硝率彡88. 3%。實施例4
一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分同實施例3。所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法同實施例2。本實施例的應(yīng)用方法將本實施例制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，通入模擬煙氣。模擬煙氣的組成為N0濃度為500ppm，NH3濃度為500ppm，O2濃度為5%，其余為N2。反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)空速為3000 L/(Kg*h)。脫硝率≥87. 9%。實施例5
一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分
是: 圓柱狀活性焦 9(T95wt% ；
納米 V2O52. 5 5wt% ；
Fe2O32. 5 5wt%。所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法同實施例I。本實施例的應(yīng)用方法將本實施例制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，通入模擬煙氣。模擬煙氣的組成為N0濃度為500ppm，NH3濃度為500ppm，O2濃度為5%，其余為N2。反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)空速為3000 L/(Kg*h)。脫硝率≥91. 0%。實施例6
一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分同實施例5。所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法同實施例2。本實施例的應(yīng)用方法將本實施例制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，通入模擬煙氣。模擬煙氣的組成為N0濃度為500ppm，NH3濃度為500ppm，O2濃度為5%，其余為N2。反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)空速為3000 L/(Kg*h)。脫硝率≥90. 5%。實施例7
一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分
是: 圓柱狀活性焦 95、9wt% ；
納米 V2O5O. 5 2. 5wt% ；
Fe2O3O. 5 2. 5wt%。所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法同實施例I。本實施例的應(yīng)用方法將本實施例制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，通入模擬煙氣。模擬煙氣的組成為N0濃度為500ppm，NH3濃度為500ppm，O2濃度為5%，其余為N2。反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)空速為3000 L/(Kg*h)。脫硝率≥92. 1%。實施例8
一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分同實施例7。所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法同實施例2。本實施例的應(yīng)用方法將本實施例制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，通入模擬煙氣。模擬煙氣的組成為N0濃度為500ppm，NH3濃度為500ppm，O2濃度為5%，其余為N2。反應(yīng)溫度為200°C，反應(yīng)壓力為常壓，反應(yīng)空速為3000 L/(Kg*h)。脫硝率≥91. 7%。
本具體實施方式
具有以下積極效果
(I)本具體實施方式
采用圓柱狀活性焦，在工業(yè)上易于操作，且能避免引起粉塵污染。圓柱狀活性焦有豐富的微孔結(jié)構(gòu)而具有良好的吸附性能，所制備的V2O5/活性焦脫硝催化劑具有良好的脫硝活性。(2)本具體實施方式
采用納米V2O5作為催化劑的活性組分，所制備的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑如圖I所示，納米V2O5呈條狀，這種條狀的納米V2O5具有較高的晶面能量，能顯著提高催化劑的脫硝活性，脫硝率> 85%。
因此，本具體實施方式
制備納米V2O5/活性焦脫硝催化劑具有工業(yè)上易于操作、避免引起粉塵污染、脫硝率高的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑，其特征在于所述納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分是 圓柱狀活性焦 80 99wt% ； 納米 V2O50. 5 10wt% ； Fe2O30. 5^10wt%o
2.如權(quán)利要求I所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法，其特征在于該制備方法的步驟是 步驟I、制備硝酸鐵溶液 根據(jù)納米V2O5/活性焦脫硝催化劑中Fe2O3的含量，按照Fe (NO3) 3 *9H20顆粒Fe2O3的質(zhì)量比為5. 05 1稱取？6(勵3)3*91120顆粒；再向所稱取的？6(勵3)3*91120顆粒中加入去離子水，該去離子水的加入量以制成的硝酸鐵溶液能被步驟2所加入的圓柱狀活性焦完全吸收為準(zhǔn)，制成硝酸鐵溶液； 步驟2、制備負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦 先將圓柱狀活性焦浸潰于步驟I所制成的硝酸鐵溶液中，在室溫條件下浸潰廣5小時，將圓柱狀活性焦取出，在4(T60°C條件下干燥l(Tl2h，再在10(T12(TC條件下干燥4 6h，然后在40(T50(TC條件下于氮氣氣氛中煅燒3飛h，最后在20(T26(TC條件下于空氣氣氛中煅燒3飛h，制得負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦； 所述圓柱狀活性焦的直徑為5 10mm，長度為l(Tl5mm，水分< 3wt%，灰分< 14wt%，碘吸附值為 30(T400mg/g ； 步驟3、制備納米V2O5 按照V2O5粉末雙氧水溶液為IKg (40 45)L的配比將V2O5粉末加入10 20被％雙氧水溶液中，攪拌0. 5 2h，轉(zhuǎn)入高壓反應(yīng)釜中，在180°C條件下反應(yīng)24h ;然后在800(Tl0000r/min條件下離心30min，再將離心后的沉淀物于5(T60°C條件下干燥7 8h，制得納米V2O5 ；步驟4、制備納米V2O5/活性焦脫硝催化劑 根據(jù)納米V2O5/活性焦脫硝催化劑中納米V2O5的含量，向步驟3所制備的納米V2O5中加入去離子水，該去離子水的加入量以配成的納米V2O5溶液能被所要加入的負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦完全吸收為準(zhǔn)，配成納米V2O5溶液；將配成的納米V2O5溶液攪拌llh，再向攪拌后的納米V2O5溶液中加入步驟2所制得的負(fù)載Fe2O3圓柱狀的活性焦，在室溫條件下浸潰r5h,然后在4(T60°C條件下干燥l(Tl2h，制得納米V2O5/活性焦脫硝催化劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述Fe (NO3) 3 9H20 顆粒中 Fe (NO3) 3 9H20 的含量彡 98wt%。
4.根據(jù)如權(quán)利要求2所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法，其特征在于所述V2O5粉末中V2O5的含量彡99wt%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種納米V2O5/活性焦脫硝催化劑及其制備方法。納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的組分是圓柱狀活性焦為80~99wt%；納米V2O5為 0.5~10wt%；Fe2O3為0.5~10wt%。所述的納米V2O5/活性焦脫硝催化劑的制備方法如下述步驟步驟1、制備硝酸鐵溶液；步驟2、制備負(fù)載Fe2O3的圓柱狀活性焦；步驟3、制備納米V2O5；步驟4、制備納米V2O5/活性焦脫硝催化劑。本發(fā)明制備納米V2O5/活性焦脫硝催化劑具有工業(yè)上易于操作、避免引起粉塵污染、脫硝率高的優(yōu)點。
文檔編號B01D53/90GK102764657SQ201210283650
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者強(qiáng)敏, 梁文懂, 王玉玨, 羅衛(wèi), 雷晶晶, 魯禮林 申請人:武漢科技大學(xué)