本發(fā)明屬于催化劑領(lǐng)域，尤其涉及以活性炭-TiO2為載體的脫硝催化劑在脫硝中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
氮氧化物對環(huán)境的污染非常嚴重，氮氧化物既是硝酸型酸雨的基礎(chǔ)，又是形成光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層的主要物質(zhì)之一；氮氧化物還具有很強的毒性，會對人體健康造成極大損傷。近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，氮氧化物污染物的排放量迅速增加，嚴重污染了生態(tài)環(huán)境，已成為全球關(guān)注的環(huán)境問題。
通過在火電廠及工業(yè)爐窯加裝脫硝裝置可以對其氮氧化物的排放量進行控制，其中選擇性催化還原法(SCR)脫硝是國際上應(yīng)用最廣泛的、技術(shù)最成熟的煙氣脫硝技術(shù)之一，其技術(shù)核心在于使用了脫硝催化劑，具有反應(yīng)溫度較低、凈化率高、運行可靠等優(yōu)點。平板式催化劑是這類催化劑中非常重要的一類，具有較高市場份額。
脫硝催化劑的機械性能對其使用壽命有很大影響，煙氣中的飛灰不斷沖刷催化劑表面可導(dǎo)致催化劑大面積剝落及坍塌，從而大大縮短催化劑壽命。此外，我國即將迎來大規(guī)模的失活脫硝催化劑再生市場，失活脫硝催化劑的再生不但有利于環(huán)境保護、節(jié)約原材料，實現(xiàn)資源的循環(huán)再利用，而且降低了脫硝成本，同時避免造成資源的嚴重浪費和環(huán)境的二次污染，國務(wù)院在《關(guān)于加快發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)的意見》中，明確提出了要大力發(fā)展脫硝催化劑再生技術(shù)。如果催化劑機械性能不佳，在使用過程中發(fā)生嚴重剝落等現(xiàn)象將無法進行再生，這一部分催化劑必須作為危險廢棄物進行處理，處理成本高且對環(huán)境污染嚴重。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供以活性炭-TiO2為載體的脫硝催化劑在脫硝中的應(yīng)用。
技術(shù)方案：本發(fā)明以活性炭-TiO2為載體的脫硝催化劑，按重量份計包括如下原料：活性炭200-250份、TiO2 20-40份、MoO2 10-30份、Cr2O3 5-20份、MnO2 20-30份、SnO2 2-12份、ZrO2 9-27份、潤滑劑17-35份及雜多酸6-15份。 優(yōu)選的，潤滑劑的重量份數(shù)可為25-32份，其至少包括聚脲潤滑脂、環(huán)氧樹脂、聚丙烯酸酯、脂肪酸酰胺、油酸、羧酸、硅酸酯或氟油中的一種；雜多酸的重量份數(shù)可為10-15份，其可包括12-鎢磷酸、12-鎢硅酸或12-鉬硅酸；活性炭的重量份數(shù)為225-245份；MoO2的重量份數(shù)為15-25份。
本發(fā)明制備以活性炭-TiO2為載體的脫硝催化劑的方法包括如下步驟：
(1)按重量份數(shù)稱量TiO2的前驅(qū)體鈦鹽溶液和活性炭，將鈦鹽溶液和電解質(zhì)溶液混合后，向其中加入活性炭浸漬，陳化15-35h后，將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，再在120-160℃條件下反應(yīng)12-15h，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、焙燒后，即制得活性炭-TiO2載體；
(2)按重量份數(shù)稱量MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2、潤滑劑及雜多酸，將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及雜多酸混勻后，加入上述制得的載體，浸漬，制得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，經(jīng)干燥，焙燒后，即制得脫硝催化劑。
本發(fā)明的鈦鹽優(yōu)選可為鈦酸、四氯化鈦、硫酸氧鈦或乙酰丙酮鈦。
前述的以活性炭-TiO2為載體的脫硝催化劑在脫硝中的應(yīng)用也在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點為：該脫硝催化劑具有較低的起活溫度，其熱穩(wěn)定性和水熱穩(wěn)定性強、活性溫度窗口寬、脫硝效率高，且催化劑壽命長；同時，本發(fā)明的制備方法簡單，可操作性強，降低了生產(chǎn)成本。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進一步說明。
實施例1
原料：活性炭225份、TiO2 30份、MoO2 15份、Cr2O3 15份、MnO2 25份、SnO2 8份、ZrO220份、聚脲潤滑脂32份及12-鎢磷酸10份。
制備方法：(1)稱取TiO2的前驅(qū)體鈦酸溶液和活性炭，將鈦酸溶液和電解質(zhì)溶液混合后，向其中加入活性炭浸漬，陳化20h后，將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，再在130℃條件下反應(yīng)13h，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、焙燒后，即制得活性炭-TiO2載體；
(2)按重量份數(shù)稱量MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2、聚脲潤滑脂及12-鎢磷酸，將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及12-鎢磷酸混勻后，加入上述制得的載體，浸漬，制得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，涂覆在不銹鋼鋼網(wǎng)上，于100℃下干燥4h，450℃空氣氣氛下焙燒9h，即制得脫硝催化劑。實施例2
原料：活性炭235份、60份、TiO2 28份、MoO2 25份、Cr2O3 10份、MnO2 22份、SnO2 10份、ZrO2 15份、潤滑劑25份及12-鎢硅酸15份，其中，潤滑劑為環(huán)氧樹脂及聚丙烯酸酯。
制備方法：(1)取TiO2的前驅(qū)體四氯化鈦溶液和活性炭，將四氯化鈦溶液和電解質(zhì)溶液混合后，向其中加入活性炭浸漬，陳化30h后，將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，再在140℃條件下反應(yīng)14h，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、焙燒后，即制得活性炭-TiO2載體；
(2)按重量份數(shù)稱量MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2、潤滑劑及12-鎢硅酸，將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及12-鎢硅酸混勻后，加入上述制得的載體，浸漬，制得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，涂覆在不銹鋼鋼網(wǎng)上，于110℃下干燥3h，430℃空氣氣氛下焙燒12h，即制得脫硝催化劑。實施例3
原料：活性炭245份、TiO2 20份、MoO2 30份、Cr2O3 5份、MnO2 30份、SnO2 2份、ZrO227份、潤滑劑17份及12-鉬硅酸15份，其中，潤滑劑為脂肪酸酰胺及油酸。
制備方法：(1)取TiO2的前驅(qū)體硫酸氧鈦溶液和活性炭，將硫酸氧鈦溶液和電解質(zhì)溶液混合后，向其中加入活性炭及浸漬，陳化15h后，將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，再在120℃條件下反應(yīng)12h，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、焙燒后，即制得活性炭-TiO2載體；
(2)將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及12-鉬硅酸混勻后，加入上述制得的載體，浸漬，制得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，涂覆在不銹鋼鋼網(wǎng)上，于95℃下干燥6h，410℃空氣氣氛下焙燒10h，即制得脫硝催化劑。
實施例4
原料：活性炭240份、TiO2 40份、MoO2 10份、Cr2O3 20份、MnO2 20份、SnO2 12份、ZrO2 9份、潤滑劑35份及12-鉬硅酸6份，其中，潤滑劑為羧酸、硅酸酯及氟油。
制備方法：(1)取TiO2的前驅(qū)體乙酰丙酮鈦溶液和活性炭，將乙酰丙酮鈦溶液和電解質(zhì)溶液混合后，向其中加入活性炭及浸漬，陳化35h后，將混合液轉(zhuǎn)移至水熱釜中，再在160℃條件下反應(yīng)15h，經(jīng)過濾、洗滌、干燥、焙燒后，即制得活性炭-TiO2載體；
(2)將MoO2、Cr2O3、MnO2、SnO2、ZrO2及12-鉬硅酸混勻后，加入上述制得的載體，浸漬，制得脫硝催化劑漿料，將該漿料與潤滑劑混勻，涂覆在不銹鋼鋼網(wǎng)上，于95℃下干燥6h，410℃空氣氣氛下焙燒10h，即制得脫硝催化劑。
將實施例1-4制備的脫硝催化劑放入固定床微型反應(yīng)器內(nèi)進行評價，該反應(yīng)器中的溫度為400℃，模擬煙氣組成為NO濃度為450ppm，NH3濃度為450ppm，O2含量為5％，水蒸氣含量為5％，其余為N2，氣體體積空速30000h-1，且進口處NO濃度通過煙氣分析儀檢測。獲得的實驗結(jié)果如表1所示。
表1實施1-4制得的脫硝催化劑的脫硝效率對照表
由表1可知，實施例1-4制得的脫硝催化劑不僅脫硝效率高，且其具有較低的起活溫度、強熱穩(wěn)定性及水熱穩(wěn)定性強，同時其活性溫度窗口寬、壽命長。