本發(fā)明屬于環(huán)境保護與環(huán)境催化領域，具體涉及一種低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑及其制備方法與應用。

背景技術(shù)：

1、燃煤電廠排放煙氣中氮氧化物（nox）和揮發(fā)性有機污染物（vocs）的排放量占人為源排放量的近三成，在大氣污染物中，nox和vocs是主要的污染物，也是細顆粒物與臭氧（o3）形成的重要前驅(qū)體。在燃煤煙氣排放處理中，nox已有相當水平的治理，而煙氣中的vocs沒有得到有效處理。scr裝置可用于協(xié)同催化脫除nox和vocs，不需要加裝額外的處理設備，可以降低成本，并節(jié)省構(gòu)造空間。在催化劑的作用下，低溫范圍內(nèi)可實現(xiàn)nox和vocs協(xié)同控制，其中以nox和甲苯的協(xié)同脫除最為典型。而實現(xiàn)這一協(xié)同脫除技術(shù)的關鍵之處在于研發(fā)具有高效協(xié)同且強抗失活性能的低溫脫硝協(xié)同控制vocs催化劑。

2、催化劑是低溫同時脫除nox和甲苯技術(shù)的關鍵，現(xiàn)有研究對基于scr催化劑特性開發(fā)nox和甲苯協(xié)同脫除催化劑，存在同時脫除溫窗窄、活性低，穩(wěn)定性差等一系列問題，難以實現(xiàn)在實際工業(yè)中應用。而目前原位合成的cusapo-34分子篩具有較寬的脫硝溫窗，優(yōu)異的脫硝催化活性、水熱穩(wěn)定性和高n2選擇性，但是催化氧化甲苯活性差。

3、基于此，提出一種對于nox和甲苯同時脫除溫窗寬、活性高且穩(wěn)定的催化劑非常重要。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足之處，本發(fā)明的第一目的在于提供一種低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，該方法所涉及的制備工藝易于操作、原料環(huán)保易得，所制備的催化劑對于nox和甲苯均具有優(yōu)良脫除活性和脫除穩(wěn)定性。

2、本發(fā)明的第二目的在于提供上述方法制備獲得的一種低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑，所提供的催化劑對于nox和甲苯均具有優(yōu)良脫除活性和穩(wěn)定性。

3、本發(fā)明的第三目的在于提供上述催化劑在同時脫除nox和vocs系統(tǒng)中的應用，活性評價試驗顯示，本申請?zhí)峁┑拇呋瘎τ趎ox和甲苯均具有優(yōu)良脫除活性和脫除穩(wěn)定性，能夠適用于同時脫除nox和vocs系統(tǒng)。

4、為了實現(xiàn)本發(fā)明的第一目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：一種低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，通過乙醇分散法，采用乙醇作為溶劑制備含有鈰源和鋯源的金屬鹽溶液，將金屬鹽溶液與cusapo-34載體混合并攪拌，使ce離子和zr離子負載到cusapo-34載體上，在有氧氛圍下焙燒得到負載型cezrox/cusapo-34催化劑；

5、所述催化劑中，[ce]+[zr]/cusapo-34按照質(zhì)量百分比為10～30%，ce和zr的摩爾比為1:0.2～0.35。

6、需要說明的是，[ce]+[zr]/[cusapo-34]中[ce]、[zr]是以ce和zr元素的質(zhì)量計。

7、根據(jù)一些優(yōu)選的實施方案，所述催化劑中，[ce]+[zr]/cusapo-34按照質(zhì)量百分比為20%，ce和zr的摩爾比為1:0.25。

8、根據(jù)一些優(yōu)選的實施方案，所述金屬鹽溶液還含有十六烷基三甲基溴化銨，所述十六烷基三甲基溴化銨的添加量為0.05～0.1g/ml乙醇。

9、根據(jù)一些優(yōu)選的實施方案，其制備方法包括以下步驟：

10、（1）金屬鹽溶液的制備：將一定比例的銅源、鈰源和十六烷基三甲基溴化銨溶解到無水乙醇中；

11、（2）分散處理：將cusapo-34分子篩載體加入步驟（1）所得的金屬鹽溶液中，并進行分散攪拌處理；

12、（3）溶劑蒸干：對步驟（2）中獲得的分散液進行蒸發(fā)，除去分散液中溶劑；

13、（4）焙燒：對步驟（3）所得的樣品進行干燥，并在空氣氛圍下焙燒活化，得到cezrox/cusapo-34催化劑。

14、根據(jù)一些優(yōu)選的實施方案，步驟（2）所述分散攪拌處理的時間為0.5～1.5h；優(yōu)選地，所述分散攪拌處理的時間為1h。

15、根據(jù)一些優(yōu)選的實施方案，步驟（3）所述蒸干方法為在水浴鍋進行，蒸干的溫度為60～90℃；

16、優(yōu)選地，所述蒸干的溫度為80℃。

17、根據(jù)一些優(yōu)選的實施方案，步驟（4）所述焙燒的溫度為350～450℃，保溫時間為1～3?h；

18、優(yōu)選地，所述焙燒的溫度400℃，保溫時間為2?h。

19、根據(jù)一些優(yōu)選的實施方案，步驟（2）所述cusapo-34分子篩載體采用原位合成法制備，原位合成cusapo-34催化劑的制備原料按照有效成分計，c6h15n、al2o3、h3po4、sio2、cu(ch3coo)2·h2o、h2o、peg600的摩爾比為3.1：1：2：0.6：0.15：68：0.04。

20、本申請?zhí)峁┑纳鲜鯿ezrox/cusapo-34催化劑的制備方法，以ctab輔助乙醇浸漬法將cezr金屬氧化物負載到酸性cusapo-34分子篩載體，使cezrox/cusapo-34-ctab具有更高的分散性以及更高濃度的ce3+和表面化學吸附氧。催化劑的氧化還原性和酸性達到協(xié)調(diào)統(tǒng)一，能夠?qū)崿F(xiàn)nox的還原與甲苯的催化氧化有機協(xié)同的催化劑。

21、為了實現(xiàn)上述第二目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是提供上述制備方法制備得到的低溫同時脫除nox和甲苯的催化劑。所制備的cezrox/cusapo-34催化劑在265～350℃溫度范圍內(nèi)，nox轉(zhuǎn)化率和甲苯轉(zhuǎn)化率>80%，具有良好的低溫同時脫除nox和甲苯的性能，能很好的應用于低溫同時脫除nox和甲苯系統(tǒng)中。

22、為了實現(xiàn)第三目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：提供上述催化劑在同時脫除nox和vocs系統(tǒng)中的應用；

23、優(yōu)選地，同時脫除nox和vocs系統(tǒng)為固定床反應器；和/或，脫除條件為氣體流量為500ml?min-1～2000ml?min-1，反應空速為70,000?ml?g-1?h-1～80,000?ml?g-1?h-1。

24、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

25、1.?本發(fā)明的技術(shù)方案通過引入陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（ctab）改善cezr金屬氧化物的分散性，增強ce、zr和cusapo-34間相互作用調(diào)控了催化劑的氧化還原能力，使催化劑具有良好的低溫同時脫除nox和甲苯活性和穩(wěn)定性，適用于在scr裝置中同時脫除nox和甲苯。

26、2.?本申請?zhí)峁┑腸ezrox/cusapo-34催化劑的制備方法，所涉及的制備步驟簡單易行、原料環(huán)保，且價廉易得，所制備的催化劑對于脫除nox和甲苯均具有優(yōu)良脫除活性和穩(wěn)定性，具有非常好的工業(yè)化應用和推廣價值。

技術(shù)特征：

1.一種低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，其特征在于，通過乙醇分散法，采用乙醇作為溶劑制備含有鈰源和鋯源的金屬鹽溶液，將金屬鹽溶液與cusapo-34載體混合并攪拌，使ce鹽和zr鹽負載到cusapo-34載體上，在有氧氛圍下焙燒得到負載型cezrox/cusapo-34催化劑；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，其特征在于，所述催化劑中，[ce]+[zr]/cusapo-34按照質(zhì)量百分比為20%，ce和zr的摩爾比為1:0.25。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，其特征在于，所述金屬鹽溶液還含有十六烷基三甲基溴化銨，所述十六烷基三甲基溴化銨的添加量為0.05～0.1g/ml乙醇。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，其特征在于，其制備方法包括以下步驟：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）所述分散攪拌處理的時間為0.5～1.5h；優(yōu)選地，所述分散攪拌處理的時間為1h。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（3）所述蒸干方法為在水浴鍋進行，蒸干的溫度為60～90℃；

7.?根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（4）所述焙燒的溫度為350～450℃，保溫時間為1～3?h；

8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑的制備方法，其特征在于，步驟（2）所述cusapo-34分子篩載體采用原位合成法制備，原位合成cusapo-34催化劑的制備原料按照有效成分計，c6h15n、al2o3、h3po4、sio2、cu(ch3coo)2·h2o、h2o、peg600的摩爾比為3.1：1：2：0.6：0.15：68：0.04。

9.由權(quán)利要求1～8任一項所述的制備方法制備得到的一種低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑。

10.權(quán)利要求9所述的一種低溫同時脫除nox和甲苯的負載型催化劑應用于低溫同時脫除nox和vocs系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于環(huán)境保護與環(huán)境催化領域，具體涉及一種低溫同時脫除NO<subgt;x</subgt;和甲苯的負載型催化劑及其制備方法與應用。該催化劑的制備方法采用乙醇分散法，采用乙醇作為溶劑制備含有鈰源和鋯源的金屬鹽溶液，將金屬鹽溶液與CuSAPO?34載體混合并攪拌，使Ce鹽和Zr鹽負載到CuSAPO?34載體上，在有氧氛圍下焙燒得到負載型CeZrO<subgt;x</subgt;/CuSAPO?34催化劑。所得催化劑對于NO<subgt;x</subgt;和甲苯具有脫除溫窗寬、脫除活性高和脫除性能穩(wěn)定的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：喻成龍,周倩,熊江波,劉榮,王金亮,汪露
受保護的技術(shù)使用者：江西農(nóng)業(yè)大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/12