【技術領域】

本發(fā)明涉及煙氣凈化領域，具體涉及一種cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑及其制備方法。

背景技術：

化石燃料燃燒所釋放出來的煙氣中主要的污染物為so2和nox，對大氣造成嚴重的污染。隨著我國國民經濟的快速發(fā)展，so2和nox的排放量不斷增加，環(huán)境問題已成為影響我國國民經濟可持續(xù)發(fā)展的關鍵問題。因此，so2和nox的有效凈化已被廣泛關注。

國內外現有煙氣凈化技術中除塵、脫硫、脫硝往往是在多個獨立系統(tǒng)中分別完成，不但占地面積大，而且投資、操作費用高，并且隨著煙氣脫硫的普及，大氣中氮氧化物危害所占的比例將越來越大。因此，同時脫硫脫硝技術日益受到各國的重視。

相關技術中，脫硫脫硝催化劑能同時實現脫除so2和nox，具有較好的應用前景。然而，目前脫硫脫硝催化劑的脫硫脫硝效果不佳，至今也未能實現大規(guī)模的工業(yè)化應用。

因此，開發(fā)一種新的脫硫脫硝催化劑解決上述技術問題具有重要意義。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的是克服上述技術問題，提供一種脫硫脫硝效率高的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑及其制備方法。

本發(fā)明的技術方案是：

一種cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質量百分比計，所述載體為占總重量80-85％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量8-15％的cuo和占總重量2-6％的v2o5；所述助催化劑包括占總重量0.5-1％的zr和占總重量0.5-1％的la。

優(yōu)選的，所述cuo、zr和la分別由對應的硝酸鹽分解產生。

優(yōu)選的，所述助催化劑中的zr由nh4vo3分解產生。

優(yōu)選的，所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的反應溫度為350℃。

本發(fā)明還提供一種cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法。所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟s1：將所述zsm-5載體于500-600℃條件下焙燒3-6小時后冷卻備用；

步驟s2：按所述活性成分、助催化劑的量計算并稱取對應的前置原料，將前置原料在去離子水中溶解，再加入步驟s1處理得到的zsm-5載體進行混合；

步驟s3：將步驟s2的混合物進行真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅體；

步驟s4：將步驟s3得到的前驅體置于干燥箱中并在100-120℃條件下恒溫干燥，且干燥過程中，以n2作為保護氣體，使所述干燥箱內處于無氧狀態(tài)；

步驟s5：將步驟s4得到的產品置于馬弗爐中，在580-650℃條件下焙燒，得到所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑。

優(yōu)選的，還包括步驟s6：以20-30mpa的壓力進行壓片，然后篩分備用。

優(yōu)選的，所述步驟s5還包括始終通入n2作為保護氣體，使馬弗爐內始終處于無氧狀態(tài)，待馬弗爐冷卻至常溫后停止通入n2。

優(yōu)選的，所述步驟s2中，去離子水與zsm-5載體的重量比為40：1-20：1。

優(yōu)選的，所述步驟s2還包括將混合物在60-80℃的恒溫水浴中進行攪拌。

與相關技術相比，本發(fā)明提供的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，具有如下有益效果：

本發(fā)明提供的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，脫硫脫硝效果好。將其應用于煙氣凈化工藝中，催化劑反應溫度為350℃時，so2的脫除率為大于90％，nox的脫除效率大于95％。

【具體實施方式】

下面將通過具體實施方式對本發(fā)明作進一步說明。

實施例一

一種cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟s1：將83.8gzsm-5載體于550℃條件下焙燒4小時后冷卻備用；

步驟s2：按活性成分、助催化劑的量計算并稱取其前置原料，將前置原料在去離子水中溶解，再加入步驟s1處理得到的zsm-5載體進行混合；

具體的，所述活性成分包括為10gcuo和5gv2o5，助催化劑包括0.6gzr和0.6gla；對應地，以硝酸銅為cuo的前置原料，稱取23.5g硝酸銅；以nh4vo3為v2o5的前置原料，稱取3.5gv2o5；以zr(no3)4·5h2o為zr的前置原料，稱取2.8gzr(no3)4·5h2o；以la(no3)3·6h2o為金屬la的前置原料，稱取2.5gla；并將稱取的硝酸銅、nh4vo3、zr(no3)4·5h2o、la(no3)3·6h2o溶解于去離子水中，并加入步驟s1處理后的83.8zsm-5載體；然后在60-80℃的恒溫水浴中攪拌4小時，使其充分混合，且充分浸漬；其中去離子水與zsm-5載體的重量比為20：1；

步驟s3：將步驟s2的混合物進行真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅體；

具體的，先將步驟s2的混合物在空氣中暴露48小時，然后于旋轉蒸發(fā)器中在80℃條件下真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅體；

步驟s4：將步驟s3得到的前驅體置于干燥箱中并在110℃條件下恒溫干燥2小時，且干燥過程中，以n2作為保護氣體，使所述干燥箱內處于無氧狀態(tài)；

步驟s5：將步驟s4得到的產品置于馬弗爐中，在600℃條件下焙燒4小時，得到所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑；該步驟中，需要不段向馬弗爐中通入n2作為保護氣體，使馬弗爐內始終處于無氧狀態(tài)，待馬弗爐冷卻至常溫后停止通入n2；

步驟s6：以20-30mpa的壓力進行壓片，然后篩分備用。

通過所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，制備得到的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質量百分比計，所述載體為占總重量83.8％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量10％的cuo和占總重量5％的v2o5；所述助催化劑包括占總重量0.6％的zr和占總重量0.6％的la。

將所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑進行煙氣凈化應用試驗，具體如下：

在固定床反應器中進行該應用試驗，制備得到的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑被固定在石英管反應器中部，利用鋼瓶內的n2、no、so2、o2、nh3混合成一定配比的模擬煙氣，經過石英管反應器中進行反應，通過對反應器前后的各污染氣體的濃度進行檢測，表征催化劑的脫硫脫硝性能。

模擬煙氣在催化劑中的反應溫度設置在350℃，此溫度為現有燃煤鍋爐scr反應溫度區(qū)間內。上述實施例制備的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑在表征試驗中，反應氣體組成為：750ppmno，900ppmnh3，5％o2，750ppmso2，n2作為平衡氣，氣體流量為1.5l/min。

將所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的脫硫脫硝性能進行檢測，檢測結果為：催化劑反應溫度為350℃時，so2的脫除效率為92.4％，nox的脫除效率為97.3％。

實施例二

一種cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟s1：將84.5gzsm-5載體于500℃條件下焙燒6小時后冷卻備用；

步驟s2：按活性成分、助催化劑的量計算并稱取其前置原料，將前置原料在去離子水中溶解，再加入步驟s1處理得到的zsm-5載體進行混合；

具體的，所述活性成分包括為8gcuo和6gv2o5，助催化劑包括1gzr和0.5gla；對應地，以硝酸銅為cuo的前置原料，稱取18.8g硝酸銅；以nh4vo3為v2o5的前置原料，稱取3.9gv2o5；以zr(no3)4·5h2o為zr的前置原料，稱取4.7gzr(no3)4·5h2o；以la(no3)3·6h2o為金屬la的前置原料，稱取2.1gla；并將稱取的硝酸銅、nh4vo3、zr(no3)4·5h2o、la(no3)3·6h2o溶解于去離子水中，并加入步驟s1處理后的84.5zsm-5載體；然后在60℃的恒溫水浴中攪拌4小時，使其充分混合，且充分浸漬；其中去離子水與zsm-5載體的重量比為40：1；

步驟s3：將步驟s2的混合物進行真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅體；

具體的，先將步驟s2的混合物在空氣中暴露48小時，然后于旋轉蒸發(fā)器中在80℃條件下真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅體；

步驟s4：將步驟s3得到的前驅體置于干燥箱中并在120℃條件下恒溫干燥2小時，且干燥過程中，以n2作為保護氣體，使所述干燥箱內處于無氧狀態(tài)；

步驟s5：將步驟s4得到的產品置于馬弗爐中，在580℃條件下焙燒4小時，得到所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑；該步驟中，需要不段向馬弗爐中通入n2作為保護氣體，使馬弗爐內始終處于無氧狀態(tài)，待馬弗爐冷卻至常溫后停止通入n2；

步驟s6：以20-30mpa的壓力進行壓片，然后篩分備用。

通過所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，制備得到的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質量百分比計，所述載體為占總重量84.5％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量8％的cuo和占總重量6％的v2o5；所述助催化劑包括占總重量1％的zr和占總重量0.5％的la。

將所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑進行煙氣凈化應用試驗，具體如下：

在固定床反應器中進行該應用試驗，制備得到的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑被固定在石英管反應器中部，利用鋼瓶內的n2、no、so2、o2、nh3混合成一定配比的模擬煙氣，經過石英管反應器中進行反應，通過對反應器前后的各污染氣體的濃度進行檢測，表征催化劑的脫硫脫硝性能。

模擬煙氣在催化劑中的反應溫度設置在350℃，此溫度為現有燃煤鍋爐scr反應溫度區(qū)間內。上述實施例制備的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑在表征試驗中，反應氣體組成為：750ppmno，900ppmnh3，5％o2，750ppmso2，n2作為平衡氣，氣體流量為1.5l/min。

將所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的脫硫脫硝性能進行檢測，檢測結果為：催化劑反應溫度為350℃時，so2的脫除效率為91.5％，nox的脫除效率為96.2％。

實施例三

一種cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟s1：將81.5gzsm-5載體于600℃條件下焙燒3小時后冷卻備用；

步驟s2：按活性成分、助催化劑的量計算并稱取其前置原料，將前置原料在去離子水中溶解，再加入步驟s1處理得到的zsm-5載體進行混合；

具體的，所述活性成分包括為15gcuo和2gv2o5，助催化劑包括0.5gzr和1gla；對應地，以硝酸銅為cuo的前置原料，稱取35.3g硝酸銅；以nh4vo3為v2o5的前置原料，稱取1.3gv2o5；以zr(no3)4·5h2o為zr的前置原料，稱取2.4gzr(no3)4·5h2o；以la(no3)3·6h2o為金屬la的前置原料，稱取4.2gla；并將稱取的硝酸銅、nh4vo3、zr(no3)4·5h2o、la(no3)3·6h2o溶解于去離子水中，并加入步驟s1處理后的81.5gzsm-5載體；然后在80℃的恒溫水浴中攪拌4小時，使其充分混合，且充分浸漬；其中去離子水與zsm-5載體的重量比為30：1；

步驟s3：將步驟s2的混合物進行真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅體；

具體的，先將步驟s2的混合物在空氣中暴露48小時，然后于旋轉蒸發(fā)器中在80℃條件下真空旋蒸至水分蒸干，得到催化劑的前驅體；

步驟s4：將步驟s3得到的前驅體置于干燥箱中并在100℃條件下恒溫干燥2小時，且干燥過程中，以n2作為保護氣體，使所述干燥箱內處于無氧狀態(tài)；

步驟s5：將步驟s4得到的產品置于馬弗爐中，在650℃條件下焙燒4小時，得到所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑；該步驟中，需要不段向馬弗爐中通入n2作為保護氣體，使馬弗爐內始終處于無氧狀態(tài)，待馬弗爐冷卻至常溫后停止通入n2；

步驟s6：以20-30mpa的壓力進行壓片，然后篩分備用。

通過所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法，制備得到的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質量百分比計，所述載體為占總重量81.5％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量15％的cuo和占總重量2％的v2o5；所述助催化劑包括占總重量0.5％的zr和占總重量1％的la。

將所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑進行煙氣凈化應用試驗，具體如下：

在固定床反應器中進行該應用試驗，制備得到的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑被固定在石英管反應器中部，利用鋼瓶內的n2、no、so2、o2、nh3混合成一定配比的模擬煙氣，經過石英管反應器中進行反應，通過對反應器前后的各污染氣體的濃度進行檢測，表征催化劑的脫硫脫硝性能。

模擬煙氣在催化劑中的反應溫度設置在350℃，此溫度為現有燃煤鍋爐scr反應溫度區(qū)間內。上述實施例制備的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑在表征試驗中，反應氣體組成為：750ppmno，900ppmnh3，5％o2，750ppmso2，n2作為平衡氣，氣體流量為1.5l/min。

將所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的脫硫脫硝性能進行檢測，檢測結果為：催化劑反應溫度為350℃時，so2的脫除效率為90.5％，nox的脫除效率為95.2％

實施例四

所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質量百分比計，所述載體為占總重量82.4％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量12％的cuo和占總重量4％的v2o5；所述助催化劑包括占總重量0.8％的zr和占總重量0.8％的la。

本實施例中，所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法同實施一相同，在此不做贅述。

將本實施例的所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑進行煙氣凈化應用試驗，試驗方法和條件與實施例一相同，并對同等條件下的脫硫脫硝性能進行檢測，檢測結果為：催化劑反應溫度為350℃時，so2的脫除效率為91％，nox的脫除效率為96.9％。

實施例五

所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質量百分比計，所述載體為占總重量80％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量13.4％的cuo和占總重量5％的v2o5；所述助催化劑包括占總重量1％的zr和占總重量0.6％的la。

本實施例中，所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法同實施一相同，在此不做贅述。

將本實施例的所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑進行煙氣凈化應用試驗，試驗方法和條件與實施例一相同，并對同等條件下的脫硫脫硝性能進行檢測，檢測結果為：催化劑反應溫度為350℃時，so2的脫除效率為92.2％，nox的脫除效率為97.1％。

實施例六

所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，包括活性成分、助催化劑和載體，以質量百分比計，所述載體為占總重量85％的zsm-5；所述活性成分包括占總重量10.4％的cuo和占總重量3％的v2o5；所述助催化劑包括占總重量0.7％的zr和占總重量0.9％的la。

本實施例中，所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑的制備方法同實施一相同，在此不做贅述。

將本實施例的所述cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑進行煙氣凈化應用試驗，試驗方法和條件與實施例一相同，并對同等條件下的脫硫脫硝性能進行檢測，檢測結果為：催化劑反應溫度為350℃時，so2的脫除效率為91.8％，nox的脫除效率為96.7％。

與相關技術相比，本發(fā)明提供的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，具有如下有益效果：

發(fā)明提供的cuvzrla/zsm-5脫硫脫硝催化劑，脫硫脫硝效果好。將其應用于煙氣凈化工藝中，催化劑反應溫度為350℃時，so2的脫除率為大于90％，nox的脫除效率大于95％。

以上所述的僅是本發(fā)明的實施方式，在此應當指出，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構思的前提下，還可以做出改進，但這些均屬于本發(fā)明的保護范圍。