CN111715234A - 一种可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂及其制备方法。所述可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂以廉价的粘土和粉煤灰作为催化剂载体，先经过浓硝酸预氧化(酸化)，将低温催化剂的活性成分用水溶解，再用等量浸渍的方法，使金属氧化物附着在可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂的载体上，成为成为低温烟气净化中脱除CO同时脱除SO2、NOx的催化剂。本发明所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂制作工艺简单，成本低，能够实现脱除CO同时脱除SO2和NOx的技术效果，降低了企业的治理成本和治理难度，具有巨大的工业应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及催化剂及其制备领域，特别涉及一种含有锰铈铁铜氧化物的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂。
背景技术
目前，我国在关于燃煤锅炉排放废烟气中的污染治理方面取得了巨大的成效，但是在有燃煤锅炉的量使用的局部地区空气污染问题依然非常严重。在这类地区，锅(窑)炉产生的烟气中一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)是更是被列为重点控制的污染物。自20世纪70年以来，我国相继对燃煤工业窑炉的SO2、NO和CO的排放进行了严格地限制，并且随着科学技术和经济建设的发展，以及对生态环境保护的重视程度的提高，这种限制日趋严格。
煤炭在燃烧过程中，其中的绝大多数可燃物都能够在窑炉内燃尽，其余的不可燃物质主要为灰分，这些不可燃的灰分与气体结合在一起形成了大量废烟气，其中含有的大量SO2、NO、CO、CO2和烃类等物质，这些物质是造成大气环境污染的主要来源
目前，在现有技术中还没有一种能够在脱除CO的同时还可以脱除SO2和NOx催化剂的制备及其相关技术方面的报导。因此，开发一种在低温(160℃-250℃)环境下不使用还原剂就能制备的，可以脱除工业锅(窑)炉废烟气中CO的同时脱除SO2和NOx的催化剂将具有巨大的工业应用需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂及其制备方法，该催化剂主要以粘土和粉煤灰等原料作为载体，以金属氧化物作为活性成分，制备出的催化剂能够实现在脱除CO的同时脱除SO2和NOx的技术效果。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂，包括催化剂载体，所述催化剂载体负载有催化剂活性成分。
所述催化剂载体由以下组分组成：
所述催化剂活性成分以催化剂载体重量计包括以下组分：
进一步的，所述可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂含有Mn,Cu,Ce,Fe等元素的氧化物。
进一步的，所述可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂元素Mn与元素Ce的摩尔比为4：1。
进一步的，所述粘土材料为高岭石粘土，绢云母粘土和蒙脱石粘土中的一种或几种。
进一步的，所述烧失剂为面粉。
本发明还提供了所述可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
(1)将催化剂载体的组成原料按比例混合，加入适量的水后在混凝土搅拌机内均匀搅拌成泥状，置于阴凉干燥处自然陈腐；
(2)将陈腐后的泥状物通过模压机或挤出机模压或挤出成型，得到催化剂坯体；
(3)将坯体置于阴凉干燥处自然阴干24h后，200℃条件下热风干燥2-4h，把干燥后的催化剂坯体置于马弗炉内，在950℃的条件下焙烧8h，得到多空隙的泡沫陶瓷基催化剂坯体；
(4)将多空隙的泡沫陶瓷基催化剂坯体浸入浓度为35％的硝酸溶液中，浸泡2h，置于阴凉干燥处自然阴干后得到催化剂载体；
(5)按比例称量催化剂活性成分，将称量好的催化剂活性成分溶解在水中，制得含催化剂活性成分的水溶液；
(6)将催化剂载体浸入含有催化剂活性成分的水溶液中，浸泡2-4h后取出，200℃条件下干燥10-24h；
(7)将干燥后的催化剂载体置于马弗炉内，在800℃-950℃的条件下加热8-15h，得到可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂成品。
进一步的，步骤(2)所述催化剂坯体的形状为蜂窝状、球状和板状中的一种或几种。
进一步的，步骤(4)所述的水溶液体积由催化剂载体的吸水率计算得出。
进一步的，步骤(5)所述的干燥方法为热风干燥，红外干燥，微波干燥和自然干燥中的一种。
进一步的，步骤(6)所述的加热温度为940℃-950℃。
进一步的，步骤(6)所述的加热温度为950℃。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明以所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂以廉价的粘土和粉煤灰作为催化剂载体。在催化剂的载体上添加了Mn、Ce、Cu等活性元素，可以在催化剂上极大地提高了催化剂的微孔质点的活化性能，制造更多的有利于提高催化性能的“氧空位”，提高了对CO,SO2，NOX氧化反应的催化作用。经过浓硝酸预氧化(酸化)，极大地增加了催化剂的比表面积。将低温催化剂的活性成分用盐酸溶解，再用等量浸渍的方法，使金属氧化物附着在低温脱硫脱硝催化剂的载体上，成为低温脱硫脱硝催化剂。通过对加热温度的控制，保证了催化剂活性成分极佳的储氧同时避免了活性成分中金属氧化物形成不利于催化反应的相变。本发明所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂制作工艺简单，成本低，能够实现在脱硫同时脱除SO2和NOx的技术效果，降低了企业的治理成本和治理难度，具有巨大的工业应用价值。
具体实施方式
下面再结合以下实施例对本发明作进一步的说明，但应了解的是，这些实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。
实施例1
(1)将蒙脱石粘土35份,沸石25份,烧失剂1.5份，硅藻土30份,氧化铁2.5份，氧化铜1份，按照比例混合，加入适当的水后均匀搅拌成泥状，置于阴凉干燥处自然陈腐；
(2)将陈腐后的坯泥通过模压成型或挤出成型得到所需要的催化剂坯体；
(3)将坯体自然阴干24h，再放入200℃下热风干燥炉中干燥2h，将干燥后的催化剂坯体置于温度为950℃的马弗炉内8h，得到多空隙的泡沫陶瓷基催化剂载体；
(4)将多空隙的泡沫陶瓷基催化剂载体浸泡于浓度为35％的硝酸中进行酸化，浸泡时间为2h；
(5)将催化剂的活性成分经过等量浸渍的方法附着在催化剂载体的表面上。
(6)由催化剂载体的吸水率计算出所需溶液的重量和各种催化剂活性成分的重量，其中包含乙酸锰占9wt％，硝酸铈占3wt％，硫酸铜占2wt％,硫酸亚铁占1wt％，将各组分溶解在适量水中，制得含有催化剂载体活性成分的水溶液；
(7)将催化剂载体浸入含有催化剂载体活性成分的水溶液中，浸泡2h后取出，放入200℃下干燥10h；
(8)将干燥后的催化剂置于950℃的马弗炉中8h后，制得可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂将本实施例所制备的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂应用于河钢集团承德中滦煤化工有限公司的实际生产中，并分别测定了采用本催化剂进行处理和未采用本催化剂进行处理的烟气中的CO、SO2和NOx进行检测。
将本实施例所制备的脱除CO可同时脱除SO2和NOx的催化剂应用于内蒙兴辉陶瓷有限公司(鄂尔多斯)大理石瓷砖生产线烟气治理的实际生产中，并分别测定了采用本催化剂进行处理和未采用本催化剂进行处理的烟气中的CO、SO2和NOx含量进行检测，检测结果如下：
表1大理石瓷砖生产线废气排口检测结果
由表1可知，经本申请所述催化剂处理后，锅炉烟气中CO，SO2和NOx含量显著降低，SO2的脱除率达到100％，CO的脱除率也几乎达到100％，NOx的脱除率也达到了62％。处理后，烟气中CO，SO2和NOx含量远低于排放标准，说明本申请所述催化剂具有良好的脱除效果。
将本实施例所制备的脱除CO可同时脱除SO2和NOx的催化剂应用于承德市中滦煤化工有限公司焦炉烟气处理模块的实际检测，并分别对未采用本催化剂进行处理的烟气(烟气入口)和采用本催化剂进行烟气处理(烟气出口)中CO和NOx的含量进行检测，检测结果如下：
表2大理石瓷砖生产线废气排口检测结果
由表2可知，经本申请所述催化剂处理后，锅炉烟气中CO和NOx含量显著降低，两者的脱除率分别达到68.6％和52％。处理后，烟气中CO和NOx含量远低于排放标准,说明本申请所述催化剂具有良好的脱除效果。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (9)
1.一种可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂，其特征在于，包括催化剂载体，所述催化剂载体负载有催化剂活性成分；
其中所述催化剂载体包括以下组分：
所述催化剂活性成分以催化剂载体重量计包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂，其特征在于，所述的催化剂元素Mn与元素Ce的摩尔比为4：1。
3.根据权利要求1所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂，其特征在于，所述的粘土材料为高岭石粘土，绢云母粘土和蒙脱石粘土中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂，其特征在于，所述的烧失剂为面粉。
5.根据权利要求1-5所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将催化剂载体的组成原料按比例混合，加入适量的水后在混凝土搅拌机内均匀搅拌成泥状，置于阴凉干燥处自然陈腐；
(2)将陈腐后的泥状物通过模压机或挤出机模压或挤出成型，得到催化剂坯体；
(3)将坯体置于阴凉干燥处自然阴干24h后，200℃条件下热风干燥2-4h，把干燥后的催化剂坯体置于马弗炉内，在950℃的条件下焙烧8h，得到多空隙的泡沫陶瓷基催化剂坯体；
(4)将多空隙的泡沫陶瓷基催化剂坯体浸入浓度为35％的硝酸溶液中，浸泡2h，置于阴凉干燥处自然阴干后得到催化剂载体；
(5)按比例称量催化剂活性成分，将称量好的催化剂活性成分溶解在水中，制得含催化剂活性成分的水溶液；
(6)将催化剂载体浸入含有催化剂活性成分的水溶液中，浸泡2-4h后取出，200℃条件下干燥10-24h；
(7)将干燥后的催化剂载体置于马弗炉内，在800℃-950℃的条件下加热8-15h，得到可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂成品。
6.根据权利要求6所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)所述的水的体积等于催化剂载体的吸量。
7.根据权利要求6所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述的干燥方法为热风干燥，红外干燥，微波干燥和自然干燥中的一种。
8.根据权利要求6所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂的制备方法，其特征在于，步骤(6)所述的加热温度为940℃-950℃。
9.根据权利要求6所述的可同时脱除CO、SO2和NOx的催化剂，其特征在于，步骤(6)所述的加热温度为950℃。
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