一種含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑及其制備方法和應用技術

本發明專利技術公開了一種含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑及其制備方法和應用。該催化劑包括鉻元素、鈰元素、鈦元素、復合磁粉以及硅藻土，所述鉻元素的加入量以氧化物CrO3計，為催化劑總質量的12.7％～19％；所述的鈰元素的加入量以氧化物CeO2計，為催化劑總質量的17％～25.6％；所述復合磁粉的加入量以質量計，為催化劑總質量的0.5～4％；所述鈦元素的加入量以氧化物TiO2計，為催化劑總質量的46.85～52.5％；所述硅藻土的加入量以質量計，為催化劑總質量的6.3～11.6％。本發明專利技術所述的含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑與其他金屬復合氧化物催化劑相比，具有中低溫活性高，耐硫性佳，制備簡單等特點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于環境催化材料用于大氣污染治理領域，具體涉及一種含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑及其制備方法和應用。
技術介紹
《全國環境公報(2014)》顯示，2014年全國廢氣中氮氧化物排放量為2078萬噸，繼續為世界第一排放國，玻璃、陶瓷窯爐排放的氮氧化物(NO、NO2及N2O等)是其主要來源之一。氮氧化物不僅會形成酸雨、光化學煙霧等系列環境問題，對人體健康也會造成嚴重的危害。近年來我國對窯爐領域氮氧化物控制和治理逐漸重視，2010年我國頒布了《陶瓷工業污染物排放標準》(GB25464-2010)，2011年我國頒布《平板玻璃工業大氣污染物排放標準》(GB26453-2011)，這些標準都嚴格規定了窯爐煙氣氮氧化物的排放標準。但是我國在氮氧化物污染治理方面起步較晚，特別是窯爐領域氮氧化物污染控制技術相對落后，因此，窯爐煙氣氮氧化物控制形勢嚴峻、任務緊迫。目前我國擁有各種玻璃、陶瓷窯爐上萬座，絕大部分窯爐廢氣中飛灰含量高，氮氧化物與二氧化硫的含量偏高(100至700mg/m3)，煙氣溫度偏低(200～300℃)。我國的眾多窯爐燃燒工況復雜，煙氣溫度變化范圍大，傳統的商業SCR催化劑已經無法適應工業窯爐的脫硝需要。因此研制一種能適應中低溫、高硫煙氣環境下的高效脫硝催化劑十分必要。目前，適用中低溫煙氣條件的SCR催化劑普遍存在的耐硫性差、選擇性低等問題。如CN104258804A、CN104722307A、CN102658155A等，此類催化劑只研究了一定條件下NO的轉化率，沒有研究催化劑的選擇性效果；CN103157488A、CN104492471A以分子篩為載體制備了催化劑，在NO800ppm，空速40000h-1，260℃條件下，催化劑具有良好的活性，但是在SCR催化劑中催化劑的溫度窗口較窄，同時沒有考慮SO2對催化劑活性以及使用壽命的影響和催化劑的N2選擇性效果。同時有關中低溫煙氣SCR催化劑的研究較少，Xiong等研究的CeO2-MnO2-TiO2催化劑在NO500ppm，NH3500ppm，O22％，200℃條件下，NO的轉化率在90％以上，但是沒有考慮SO2對催化劑活性的影響(RSCAdvances，2015,5,35:27785-27793)。ChengKai等研究的V2O5-WO3-CeO2-TiO2催化劑在NO1000ppm，NH31000ppm，O23％，225℃條件下，NO的轉化率為70％，但是通入少量SO2(100ppm)后活性立即降到40％，同時催化劑的選擇性也沒有進行研究(JournalofEnvironmentalSciences，2014,26：2106-2113)。因此，以上催化劑還存在一定的局限性。
技術實現思路
為了解決上述技術問題，本專利技術的首要目的在于提供一種用于中低溫煙氣條件下NH3選擇性催化還原氮氧化物的高活性、低成本含磁復合氧化物SCR脫硝催化劑。本專利技術的另一個目的在于提供上述含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑的制備方法。本專利技術的再一個目的在于提供上述含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑的應用。本專利技術目的通過以下技術方案實現：一種含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑，該催化劑包括以下組分：鉻元素、鈰元素、鈦元素、復合磁粉、硅藻土。所述鉻元素的加入量以氧化物CrO3計，質量百分含量為催化劑總質量的12.7％～19％；所述鈰元素的加入量以氧化物CeO2計，質量百分含量為催化劑總質量的17％～25.6％；所述鈦元素的加入量以氧化物TiO2計，質量百分含量為催化劑總質量的46.85～52.5％；所述復合磁粉的加入量以質量計，質量百分含量為催化劑總質量的0.5～4％；所述硅藻土的加入量以質量計，質量百分含量為催化劑總質量的6.3～11.6％。所述的復合磁粉為氧化鐵磁粉和包鈷型γ-Fe2O3磁粉，兩者質量比為1:1。一種含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑的制備方法，包括以下幾個步驟：(1)向檸檬酸溶液中加入一定比例的硝酸鉻、硝酸鈰，然后加入二氧化鈦粉末和硅藻土攪拌，得到金屬鹽混合液；(2)將步驟(1)所得金屬鹽混合液干燥并研磨后加入復合磁粉，得到原料固體；(3)將步驟(2)制備的原料固體在空氣中煅燒得到復合氧化物；(4)將步驟(3)制備的復合氧化物研磨，壓片，過篩(優選過40～80目篩網)，得到含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑。步驟(1)中所述檸檬酸溶液的溫度為20～30℃，濃度為2～3mol/L。步驟(1)中所述金屬鹽混合液中鉻、鈰、鈦元素以氧化物計，總金屬氧化物與檸檬酸的物質的量比為1:1～3。步驟(1)中所述攪拌的時間為2h。步驟(2)所述干燥是指在105～120℃恒溫條件下干燥12～24h。步驟(3)中所述煅燒的時間優選為2～6h，煅燒的溫度優選為450℃～600℃。所述的含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑在中低溫高硫煙氣SCR脫硝中的應用。所述的中低溫高硫煙氣為SO2濃度為1000～2000mg/m3、溫度為180～300℃的煙氣。所述溫度優選為180～280℃。本專利技術采用浸漬法制備的含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑，在以NH3為還原氣，NO濃度為0.1％(2000mg/m3)，SO2濃度為0.06％(1200mg/m3)，空速為36,000h-1，180～280℃條件下，NO脫除效率在90％以上。所述還原氣NH3來源于液氨或尿素熱解。與現有技術相比，本專利技術具有以下優點及有益效果：本方法使用浸漬法制備，制備方法簡單；該催化劑在中低溫(180～280℃)，情況下具有很高的活性，同時具有極強抗SO2中毒能力和較好的選擇性。附圖說明圖1為本專利技術制備的含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑活性評價結果。圖2為本專利技術制備的含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑選擇性評價結果。具體實施方式下面結合實施例和附圖對本專利技術作進一步詳細的描述，但本專利技術的實施方式不限于此。實施例1含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：(1)將六水合硝酸鈰7.85g和九水合硝酸鉻4.8503g混合，得到混合金屬鹽；(2)將摩爾濃度為2mol/l的檸檬酸溶液20ml加入步驟(1)制備的混合金屬鹽中，同時加入1.3968g硅藻土與5.8151g二氧化鈦粉末，攪拌2h。(3)將步驟(2)制備的液體充分攪拌2h，于120℃恒溫干燥12h，得到的固體研磨加入0.2319g復合磁粉；所述的復合磁粉是質量比為1:1的氧化鐵本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑，其特征在于，該催化劑包括以下組分：鉻元素、鈰元素、鈦元素、復合磁粉、硅藻土。

【技術特征摘要】
1.一種含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑，其特征在于，該催化劑包括以
下組分：鉻元素、鈰元素、鈦元素、復合磁粉、硅藻土。
2.根據權利要求1所述的含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑，其特征在于，
以質量計，所述鉻元素的加入量以氧化物CrO3計，質量百分含量為催化劑總質
量的12.7％～19％；所述鈰元素的加入量以氧化物CeO2計，質量百分含量為催化
劑總質量的17％～25.6％；所述鈦元素的加入量以氧化物TiO2計，質量百分含量
為催化劑總質量的46.85～52.5％；所述復合磁粉的加入量以質量計，質量百分含
量為催化劑總質量的0.5～4％；所述硅藻土的加入量以質量計，質量百分含量為
催化劑總質量的6.3～11.6％。
3.根據權利要求1所述的含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑，其特征在于，
所述的復合磁粉為氧化鐵磁粉和包鈷型γ-Fe2O3磁粉，兩者質量比為1:1。
4.權利要求1至3任一項所述的含磁復合氧化物中低溫脫硝催化劑的制備
方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)向檸檬酸溶液中加入一定比例的硝酸鉻、硝酸鈰，然后加入二氧化鈦
粉末和硅藻土攪拌，得到金屬鹽混合液；
(2)將步驟(1)所得金屬鹽混合液干燥并研磨后加入復合磁粉，得到原
料固體；
(3)將步驟(2)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：陳志航，曾蓋，岑超平，陳定盛，戴際強，曾環木，
申請(專利權)人：環境保護部華南環境科學研究所，
類型：發明
國別省市：廣東;44