CN104128188A - 一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂及其制备方法 - Google Patents

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张庆丽
刘江峰
周冠辰
徐辉
常洁洁
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Abstract

本发明公开了一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，由如下重量配比的原料组成，活性炭：70～75份，TiO2:10～12份，铜盐：1～2份，铁盐：3～5份，铈盐：3～5份，固化剂:6～8份。本发明还公开上述脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：活性炭预处理；配置TiO2浆液；配置混合浆液；将混合浆液干燥并煅烧，即制得脱硝催化剂。本发明相比现有技术具有以下优点：提高了催化剂的稳定性及催化性能；极大的增大了催化剂的比表面积，且经过了干燥并煅烧的活性炭孔道结构发达，增加了催化剂的反应活性，提高了脱硝效率。此外，由于加入了稀土元素铈，抗中毒能力强，非常适用于垃圾焚烧电厂，进而大大提高了催化剂的使用寿命。

Description

一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种脱硝催化剂，尤其涉及的是一种一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂及其制备方法。
背景技术
在我国，二氧化硫、氮氧化物等有害物质主要是由燃煤过程产生的。随着我国经济实力的增强，耗电量也将逐步加大。目前，我国已经开展了大规模的烟气脱硫项目，但烟气脱硝还未大规模的开展。有研究资料表明，如果继续不加强对烟气中氮氧化物的治理，氮氧化物的总量和在大气污染物中的比重都将上升，并有可能取代二氧化硫成为大气中的主要污染物。
在目前各种脱硝技术中，选择性催化还原脱硝(SCR)是应用最多、效率最高而且是最成熟的技术之一，其具有脱硝效率高、选择性好、运行稳定可靠等优点。而脱硝催化剂是SCR技术的核心，脱硝催化剂是在SCR反应中，促使还原剂选择性地与烟气中的氮氧化物在一定温度下发生化学反应的物质，目前使用范围基本上针对的是燃煤电厂，大都是采用NH3为还原剂的钛基催化剂。
而在垃圾焚烧电厂，每吨垃圾焚烧后会产生大约5000立方米废气，还会留下原有体积一半左右的灰渣。焚烧炉尾气中排放多种污染物，组成极其复杂，其中含有许多温室气体和有毒物。当今最好的焚烧设备，在运转正常的情况下，也会释放出数十种有害物质，仅通过过滤、水洗和吸附法很难全部净化。尤其是二恶英类污染物，极易造成现有的SCR脱硝催化剂中毒，使其活性降低甚至失活，使其不能长期发挥作用，大大降低了脱硝催化剂的使用寿命，进而增大了成本。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂及其制备方法
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，由如下重量配比的原料组成，活性炭：70～75份，TiO2:10～12份，铜盐：1～2份，铁盐：3～5份，铈盐：3～5份，固化剂:6～8份。
作为上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的优选实施方式，所述固化剂为SiO2。
作为上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的优选实施方式，所述铜盐为硝酸铜、草酸铜和氯化铜中的至少一种。
作为上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的优选实施方式，所述铁盐为硝酸铁。
作为上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的优选实施方式，所述铈盐为硝酸铈、草酸铈和氯化铈中的至少一种。
本发明还提供了上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)活性炭预处理：按重量配比取一定量的粒径为100～150目的活性炭，置于盐酸溶液中加热回流4～5h，冷却过滤后，用去离子水冲洗至中性，干燥并煅烧；
(2)配置TiO2浆液：按重量配比取一定量的TiO2，将TiO2分散于于去离子水中，超声分散30min，获得TiO2浆液；
(3)配置混合浆液：在步骤(2)得到的TiO2浆液中，滴加重量配比的铜盐、铁盐、铈盐以及固化剂，超声分散1h；再加入步骤(1)中经过预处理的活性炭，室温下超声分散12h，然后加入酸性溶液调节其pH值至6～7，在25～70℃的温度下保温搅拌1～2h，获得混合浆液；
(4)将混合浆液干燥并煅烧：将步骤(3)得到的混合浆液经干燥并煅烧，即制得脱硝催化剂。
作为上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，加热回流的加热温度为60℃。
作为上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，所述煅烧具体为：在氮气保护的真空管式炉中煅烧1h。
作为上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，所述酸性溶液为草酸溶液。
本发明相比现有技术具有以下优点：
本发明的脱硝催化剂，作为载体的活性炭经过预处理，采用浓盐酸溶液加热回流，以去除活性炭孔道内的杂物，调整活性炭的孔道结构和表面的化学性能，以便于活性组分在活性炭表面均匀分布，提高了催化剂的稳定性及催化性能；同时，采用活性炭作为载体，极大的增大了催化剂的比表面积，且经过了干燥并煅烧的活性炭孔道结构发达，增加了催化剂的反应活性，提高了脱硝效率。此外，由于加入了稀土元素铈，其能与有毒物(如硫、磷、铅的氧化物等)反应生成稳定的物质并随着尾气一起排出，抗中毒能力强，非常适用于垃圾焚烧电厂，同时稀土元素铈能提高催化剂载体的性能、提高催化剂的活性及储氧能力，使得催化剂能长期发挥作用，进而大大提高了催化剂的使用寿命。且本脱硝催化剂成本低、制备方法简单，易操作，适于大范围推广应用。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例一
本实施例提供的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，由如下重量配比的原料组成，活性炭：70份，TiO2:10份，铜盐：1份，铁盐：3份，铈盐：3份，固化剂:6份。
其中，固化剂为SiO2。铜盐为硝酸铜、草酸铜和氯化铜中的至少一种。铁盐为硝酸铁。铈盐为硝酸铈、草酸铈和氯化铈中的至少一种。
本实施例还提供了上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)活性炭预处理：按重量配比取一定量的粒径为100～150目的活性炭，置于盐酸溶液中加热回流4h，加热温度为60℃，冷却过滤后，用去离子水冲洗至中性，干燥，并在氮气保护的真空管式炉中煅烧1h；
(2)配置TiO2浆液：按重量配比取一定量的TiO2，将TiO2分散于于去离子水中，超声分散30min，获得TiO2浆液；
(3)配置混合浆液：在步骤(2)得到的TiO2浆液中，滴加重量配比的铜盐、铁盐、铈盐以及固化剂，超声分散1h；再加入步骤(1)中经过预处理的活性炭，室温下超声分散12h，然后加入草酸溶液调节其pH值至6，在25℃的温度下保温搅拌2h，获得混合浆液；
(4)将混合浆液干燥并煅烧：将步骤(3)得到的混合浆液经干燥并煅烧，即制得脱硝催化剂。
实施例二
本实施例提供的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，由如下重量配比的原料组成，活性炭：75份，TiO2:12份，铜盐：2份，铁盐：5份，铈盐：5份，固化剂:8份。
其中，固化剂为SiO2。铜盐为硝酸铜、草酸铜和氯化铜中的至少一种。铁盐为硝酸铁。铈盐为硝酸铈、草酸铈和氯化铈中的至少一种。
本实施例还提供了上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)活性炭预处理：按重量配比取一定量的粒径为100～150目的活性炭，置于盐酸溶液中加热回流5h，加热温度为60℃，冷却过滤后，用去离子水冲洗至中性，干燥，并在氮气保护的真空管式炉中煅烧1h；
(2)配置TiO2浆液：按重量配比取一定量的TiO2，将TiO2分散于于去离子水中，超声分散30min，获得TiO2浆液；
(3)配置混合浆液：在步骤(2)得到的TiO2浆液中，滴加重量配比的铜盐、铁盐、铈盐以及固化剂，超声分散1h；再加入步骤(1)中经过预处理的活性炭，室温下超声分散12h，然后加入草酸溶液调节其pH值至7，在70℃的温度下保温搅拌1h，获得混合浆液；
(4)将混合浆液干燥并煅烧：将步骤(3)得到的混合浆液经干燥并煅烧，即制得脱硝催化剂。
实施例三
本实施例提供的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，由如下重量配比的原料组成，活性炭：72份，TiO2:11份，铜盐：1.5份，铁盐：4份，铈盐：4份，固化剂:7份。
其中，固化剂为SiO2。铜盐为硝酸铜、草酸铜和氯化铜中的至少一种。铁盐为硝酸铁。铈盐为硝酸铈、草酸铈和氯化铈中的至少一种。
本实施例还提供了上述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)活性炭预处理：按重量配比取一定量的粒径为100～150目的活性炭，置于盐酸溶液中加热回流5h，加热温度为60℃，冷却过滤后，用去离子水冲洗至中性，干燥，并在氮气保护的真空管式炉中煅烧1h；
(2)配置TiO2浆液：按重量配比取一定量的TiO2，将TiO2分散于于去离子水中，超声分散30min，获得TiO2浆液；
(3)配置混合浆液：在步骤(2)得到的TiO2浆液中，滴加重量配比的铜盐、铁盐、铈盐以及固化剂，超声分散1h；再加入步骤(1)中经过预处理的活性炭，室温下超声分散12h，然后加入草酸溶液调节其pH值至6.5，在50℃的温度下保温搅拌1.5h，获得混合浆液；
(4)将混合浆液干燥并煅烧：将步骤(3)得到的混合浆液经干燥并煅烧，即制得脱硝催化剂。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，其特征在于，由如下重量配比的原料组成，活性炭：70～75份，TiO2:10～12份，铜盐：1～2份，铁盐：3～5份，铈盐：3～5份，固化剂:6～8份。
2.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，其特征在于，所述固化剂为SiO2。
3.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，其特征在于，所述铜盐为硝酸铜、草酸铜和氯化铜中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，其特征在于，所述铁盐为硝酸铁。
5.如权利要求1所述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂，其特征在于，所述铈盐为硝酸铈、草酸铈和氯化铈中的至少一种。
6.如权利要求1至5任一所述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)活性炭预处理：按重量配比取一定量的粒径为100～150目的活性炭，置于盐酸溶液中加热回流4～5h，冷却过滤后，用去离子水冲洗至中性，干燥并煅烧；
(2)配置TiO2浆液：按重量配比取一定量的TiO2，将TiO2分散于于去离子水中，超声分散30min，获得TiO2浆液；
(3)配置混合浆液：在步骤(2)得到的TiO2浆液中，滴加重量配比的铜盐、铁盐、铈盐以及固化剂，超声分散1h；再加入步骤(1)中经过预处理的活性炭，室温下超声分散12h，然后加入酸性溶液调节其pH值至6～7，在25～70℃的温度下保温搅拌1～2h，获得混合浆液；
(4)将混合浆液干燥并煅烧：将步骤(3)得到的混合浆液经干燥并煅烧，即制得脱硝催化剂。
7.如权利要求6所述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，加热回流的加热温度为60℃。
8.如权利要求6所述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述煅烧具体为：在氮气保护的真空管式炉中煅烧1h。
9.如权利要求6所述的一种垃圾焚烧电厂用脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述酸性溶液为草酸溶液。
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