性組分層，含Mn02、CeO2、CuO、Sb2O3，可以高效氧化單質(zhì)萊、還原NOx ;外層是一層平均粒徑較小的分離膜，其平均孔徑在2?6 μ m，可以高效脫除粉塵。這種催化陶瓷濾管具有良好的抗高溫能力、耐腐蝕性、耐熱性及較高的機(jī)械強(qiáng)度，完全適用于320-400°C溫度范圍。
[0037]采用該新型催化陶瓷濾管可以實(shí)現(xiàn)一體化高效脫除粉塵、NOx、氧化單質(zhì)汞。氧化單質(zhì)汞的活性組分為MnOjP CeO 2，NOx的還原催化劑為CuO和Sb203。
[0038]當(dāng)含NOx的高溫?zé)煔?280-400°C )從催化陶瓷濾管流過時(shí)，催化陶瓷濾管中的CuO和Sb2O3作為催化劑會(huì)促進(jìn)NOx與在高溫?zé)煔膺^濾上游噴入的氨氣反應(yīng)，產(chǎn)生氮?dú)饧八魵?公式I)。
[0039]4N0+4NH3+02—4N 2+6H20 (I)
[0040]負(fù)載在陶瓷管上的四水氯化錳經(jīng)過焙燒后的主要活性成分為錳氧化物(MnO2)，MnO2在單質(zhì)汞的氧化過程中起到重要的作用(公式2-6)，因?yàn)閱钨|(zhì)汞的氧化過程會(huì)有電子轉(zhuǎn)移，氣態(tài)的取°在催化劑表面被物理吸附生成Hg0 (ad)，吸附態(tài)的單質(zhì)萊可以與MnO2 (MxOy)的晶格氧發(fā)生反應(yīng)生成HgO，消耗的晶格氧可以由氣態(tài)氧補(bǔ)給。
[0041]負(fù)載在陶瓷管上的硝酸鈰經(jīng)過焙燒后的主要活性成分為鈰氧化物CeO2,由于CeO2具有強(qiáng)大的儲(chǔ)氧能力及可以在不同氣氛條件下實(shí)現(xiàn)Ce3+/Ce4+轉(zhuǎn)換，CeO 2可以起到輔助劑的作用，既可以提供氧空位，也會(huì)拓寬催化劑的活性溫度范圍。
[0042]Hg。(g)+surface 一 Hg。(ad) (2)
[0043]O2 (g)+surface — O2 (ad) (3)
[0044]Mx0y+Hg° (ad) — MxOy !+HgO (ad) (4)
[0045]MxOy !+0.502 (ad) — MxOy (5)
[0046]Mx0y+Hg0(ad) — HgMx0y+1 (6)
[0047]本發(fā)明的催化陶瓷濾管的制備方法，包括下述步驟:
[0048]1.陶瓷濾管基體的制備。
[0049]I)將碳化硅進(jìn)行預(yù)燒結(jié)和粉碎成顆粒后過篩，獲得不同粒徑的骨料，加入高溫黏結(jié)劑，經(jīng)混料機(jī)造粒制得常規(guī)粉料；
[0050]2)將常規(guī)粉料放入不同長(zhǎng)度的模具中，然后將模具放入冷等靜壓機(jī)中，經(jīng)冷等靜壓成型，最后經(jīng)在空氣氣氛中于110?140°C下干燥，然后將干燥后的陶瓷型芯在900?1200°C下燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間為2?6小時(shí)，得到陶瓷基體，制得的陶瓷基體長(zhǎng)度有1000、1500、3000mm三種，外徑為70mm，內(nèi)徑為50mm。
[0051]2.在陶瓷濾管基體上涂覆催化活性組分層得到催化陶瓷過濾管基體。
[0052]2.1勃姆石溶膠的制備；采用用異丙醇鋁作為前驅(qū)體進(jìn)行水解反應(yīng)，隨著羥基的生成，進(jìn)一步發(fā)生聚合反應(yīng)，使得異丙醇鋁的水溶液轉(zhuǎn)變?yōu)椴肥恋?，再?jīng)硝酸膠溶即可獲得勃姆石溶膠(Y-A100H)。具體如下，將異丙醇鋁粉末與水按照質(zhì)量比為3:20的比例混合，溫度控制在70?90°C;加入過程中同時(shí)攪拌直至液體呈白色懸濁液，之后滴入Imol/L的硝酸溶液直至懸濁液變成無色粘狀液體；對(duì)空蒸發(fā)I?3小時(shí)，制得勃姆石溶膠。將勃姆石溶膠注入已預(yù)熱的浸漿池，加入勃姆石溶膠質(zhì)量1%?5%的分散劑后攪拌，溫度控制在70?75°C，制得浸漬原液；
[0053]2.2 ?2.3 制備 Mn-Ce-Cu-Sb 混合溶液；
[0054]依次將摩爾比為1:1的四水氯化錳、六水硝酸鈰置于燒杯中，并加入去離子水，機(jī)械攪拌30min，使其充分溶解，得到氯化錳與硝酸鈰的溶液；
[0055]再將摩爾比為3:1的CuO、Sb2O3粉末加到裝有氯化錳與硝酸鈰溶液的燒杯中，并機(jī)械攪拌30min ;優(yōu)選的采用恒溫磁力攪拌器攪拌，將攪拌后的混合物暴露于超聲波清洗器中，持續(xù)2h ;超聲波作為一種輔助手段可使制得的Mn-Ce-Cu-Sb混合溶液中的活性組分的均勻性和分散性都得以提高，最終得到Mn-Ce-Cu-Sb混合溶液；
[0056]2.4待浸漬原液溫度穩(wěn)定后，加入勃姆石溶膠質(zhì)量5 %?40 %的Mn-Ce-Cu-Sb混合溶液，邊加邊攪拌，得到催化劑的浸漬液，具體的添加量根據(jù)負(fù)載量配比計(jì)算得出；
[0057]2.5催化陶瓷過濾管基體的制備；將陶瓷過濾管基體浸入催化劑的浸漬液中，
0.5?5小時(shí)后取出；優(yōu)選的通過高壓空氣吹掃陶瓷管表面多余的涂層漿料；將浸涂后的陶瓷過濾管基體在70?120°C下干燥，在空氣氣氛下于500?600°C煅燒3?6小時(shí)，經(jīng)過干燥、焙燒，得到了以γ -Al2O3為載體，以MnO 2、CeO2XuO和Sb2O3為活性組分的催化活性組分層，在陶瓷濾管基體上涂覆該催化活性組分層后得到催化陶瓷過濾管基體。優(yōu)選的，浸漬涂層的制備階段，將陶瓷過濾管基體浸入其中約30分鐘后取出，在120°C干燥2小時(shí)，在550°C焙燒5小時(shí)。
[0058]3.分離膜的制備。
[0059]3.1將質(zhì)量比為1:0.03:0.05:0.01的莫來石粉料、分散劑、黏結(jié)劑和增塑劑置于浸漿池內(nèi)，莫來石粉料質(zhì)量3?10倍的水并攪拌均勻，得到莫來石懸浮液；2)把催化陶瓷管基體浸入浸漿池內(nèi)，由于毛細(xì)管力、黏性力的作用，會(huì)形成漿液涂層，浸漬0.5?2小時(shí)后在干燥器內(nèi)100?140°C下干燥；在燒結(jié)爐內(nèi)600?900°C下進(jìn)行焙燒，得到多孔表面膜；
[0060]3.2再返回浸漿池，通過反復(fù)浸漿、干燥、焙燒，最終達(dá)到所需要的膜厚度，最終制成新型的三層結(jié)構(gòu)的多功能催化陶瓷濾管。
[0061]本發(fā)明將除塵及SCR脫硝合為一體，能延長(zhǎng)催化劑的使用壽命、減少設(shè)備占地面積和運(yùn)行成本；其具有較好的脫除效率，在300?420°C的溫度范圍內(nèi)，NO脫除效率在90%以上，單質(zhì)汞的氧化效率可以達(dá)到90% -98% ;粉塵的脫除效率可以達(dá)到99.99%以上；其采用的催化劑成分高效、無毒、廉價(jià)，能替代劇毒的釩鈦體系，環(huán)境友好、性價(jià)比較高。本發(fā)明制備的催化陶瓷濾管強(qiáng)度高、耐腐蝕、耐高溫，機(jī)械壽命可達(dá)10年，化學(xué)壽命可達(dá)5年，失效后能夠再生；具體實(shí)施時(shí)如下所述。
[0062]實(shí)例I
[0063]本發(fā)明的催化陶瓷濾管的制備方法，包括下述步驟:
[0064]1.陶瓷濾管基體的制備。
[0065]I)將碳化硅進(jìn)行預(yù)燒結(jié)和粉碎成顆粒后過篩，獲得不同粒徑的骨料，加入高溫黏結(jié)劑聚乙烯醇，經(jīng)混料機(jī)造粒制得常規(guī)粉料；
[0066]2)將常規(guī)粉料放入不同長(zhǎng)度的模具中，然后將模具放入冷等靜壓機(jī)中，經(jīng)冷等靜壓成型后在空氣氣氛下于110°C下干燥，再將干燥后的陶瓷型芯在900°C下燒結(jié)2小時(shí)，得到陶瓷基體。
[0067]2.在陶瓷濾管基體上涂覆催化活性組分層得到催化陶瓷過濾管基體。
[0068]2.1勃姆石溶膠的制備；將異丙醇鋁粉末與水按照質(zhì)量比為3:20的比例混合，溫度控制在70°C ;加入過程中同時(shí)攪拌直至液體呈白色懸濁液，之后滴入lmol/L的硝酸溶液直至懸濁液變成無色粘狀液體；對(duì)空蒸發(fā)I小時(shí)，制得勃姆石溶膠(γ-Α100Η)。將勃姆石溶膠注入已預(yù)熱的浸漿池，加入勃姆石溶膠質(zhì)量I %的分散劑后攪拌，溫度控制在70°C，制得浸漬原液；
[0069]2.2 ?2.3 制備 Mn-Ce-Cu-Sb 混合溶液；
[0070]依次將摩爾比為1:1的四水氯化錳、六水硝酸鈰置于燒杯中，并加入去離子水，攪拌使其充分溶解，得到氯化錳與硝酸鈰的溶液；
[0071]再將摩爾比為3:1的CuO、Sb2O3粉末加到裝有氯化錳與硝酸鈰溶液的燒杯中，攪拌均勻得到Mn02、CeO2, CuO和Sb2O3的摩爾比為1: 1:3:1的M