本發(fā)明涉及一種脫硝催化劑的制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
氮氧化物(NOx)是主要的大氣污染物，可以引起酸雨、光化學(xué)污染、溫室效應(yīng)及臭氧層的破壞。NOx的主要來(lái)源之一是燃煤燃燒所釋放的煙氣，含大量的NO、NO2和少量的N2O；其次是汽車(chē)排放的尾氣。隨著我國(guó)電力工業(yè)的發(fā)展和私家汽車(chē)的普及，NOx的排放總量在快速的增長(zhǎng)，控制和治理NOx的污染已迫在眉睫，其中燃煤煙氣的脫硝是控制NOx的重要措施之一。
目前燃煤煙氣脫硝的技術(shù)主要有選擇性催化還原脫硝(SCR)、選擇性非催化還原脫硝(SNCR)、液體吸收法、等離子體活化法和吸附法等。其中，以NH3為還原劑的SCR技術(shù)是目前煙氣脫硝最有效的方法，也是國(guó)際上應(yīng)用最多、技術(shù)最成熟的方法。SCR技術(shù)成果運(yùn)用的關(guān)鍵是選擇合適的催化劑，催化劑的種類(lèi)、形式、壽命和反應(yīng)溫度均影響SCR法脫硝的效率。SCR催化劑目前應(yīng)用較多的是金屬氧化物，其反應(yīng)溫度多為320-400℃之間，從高效、經(jīng)濟(jì)和易于鍋爐匹配的角度上看，在120-200℃范圍內(nèi)脫硝更為優(yōu)越，因此低溫SCR催化劑的研究越來(lái)越受到重視。
凹凸棒石粘土是一種廉價(jià)的天然鋁鎂硅酸鹽礦物，具有獨(dú)特的纖維狀晶體結(jié)構(gòu)及優(yōu)越的膠體、吸附、催化和充填等物化性能，在環(huán)境保護(hù)、化工、輕工、農(nóng)林、建材等多個(gè)領(lǐng)域均有極其廣泛的應(yīng)用。凹凸棒石粘土具有大的比表面積和較好的吸附活性，其結(jié)構(gòu)中的Mg2+、Al3+很容易被其它金屬離子交換，形成活性位，是一種很好的吸附劑和載體。凹凸棒石粘土與活性炭、沸石等常見(jiàn)的脫硫脫硝吸附劑相比，凹凸棒石粘土的比表面積較小，分散性也較差，因此有必要對(duì)凹凸棒石粘土載體進(jìn)行改良，提高相應(yīng)的催化劑對(duì)煙氣脫硝效果。
到目前為止以凹凸棒石粘土和活性炭復(fù)合負(fù)載活性金屬氧化物五氧化二釩在煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)中的應(yīng)用研究國(guó)尚未見(jiàn)報(bào)道。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種脫硝催化劑，該脫硝催化劑生產(chǎn)簡(jiǎn)單、成本低廉，能夠高效脫硝。
本發(fā)明的一種脫硝催化劑，包括復(fù)合載體以及負(fù)載在所述復(fù)合載體上的活性組分，所述復(fù)合載體由質(zhì)量比為10:1-3的凹凸棒石粘土和活性炭組成，所述活性組分為五氧化二釩。
進(jìn)一步的，所述催化劑中復(fù)合載體與活性組分的質(zhì)量比為3-23:1。
進(jìn)一步的，所述復(fù)合載體上還負(fù)載有助催化劑，所述脫硝催化劑中助催化劑質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.1-5％。
進(jìn)一步的，所述助催化劑為氧化鎳或氧化鈷中的一種或兩種。
本發(fā)明的一種脫硝催化劑的制備方法，包括以下步驟：
(1)將粒徑為45-60μm的凹凸棒石粘土粉以及活性炭加入醋酸水溶液中，混合均勻后加入適量的水?dāng)嚢璩珊隣?，并放入成型機(jī)中成型，經(jīng)干燥、焙燒后，得到凹凸棒石粘土和活性炭的復(fù)合載體，其中，活性炭與凹凸棒石粘土的質(zhì)量比為1-3:10，優(yōu)選1:10-5。
(2)將步驟(1)中得到的復(fù)合載體放入0.5-0.8mol/L的NH4VO3水溶液中，采用等體積浸漬2-7小時(shí)，優(yōu)選4-6小時(shí)，然后取出并分別在50-70℃下干燥2-3小時(shí)、90-110℃下干燥5-6小時(shí)，干燥后在200-400℃下焙燒2-3小時(shí)，優(yōu)選200-300℃，得到脫硝催化劑。
進(jìn)一步的，步驟(1)中，在90-110℃下干燥4-6h。
進(jìn)一步的，步驟(1)中，在惰性氣體保護(hù)下，300-500℃下焙燒1-5h，優(yōu)選2-4小時(shí)。
進(jìn)一步的，步驟(2)中，NH4VO3水溶液中NH4VO3的濃度為0.5-0.8mol/L。
本發(fā)明的一種脫硝催化劑的使用方法，將脫硝催化劑裝入固定床反應(yīng)器中，在120-300℃下通入煙氣。
進(jìn)一步的，所述煙氣流量為400-600mL/min，脫硝率80-90％。
借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：
1、本發(fā)明的脫硝催化劑生產(chǎn)簡(jiǎn)單、成本低廉，能夠高效脫硝，脫硝率達(dá)80-90％；
2、可直接利用凹凸棒石粘土和農(nóng)業(yè)廢棄物如秸稈制備的活性炭為原料制備脫硝催化劑，制備成本低。
3、本發(fā)明的脫硝催化劑活性高，性能穩(wěn)定，可反復(fù)使用，不造成二次污染。
上述說(shuō)明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書(shū)的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明如后。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例1
在粒徑為60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的12％，逐量加醋酸水溶液同時(shí)并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥3小時(shí)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下300℃下焙燒2小時(shí)，制成復(fù)合載體；將制成的復(fù)合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時(shí)后，在60℃干燥3小時(shí)，然后在10℃干燥5小時(shí)后于200℃焙燒3小時(shí)制得脫硝催化劑，碾磨，40-60目過(guò)篩；將脫硝催化劑1.0克裝入固定床反應(yīng)器中，升溫至200℃通氣反應(yīng)，模擬煙氣的組成為NH3 500ppm，NO2500ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為74％。
實(shí)施例2：
在粒徑為45μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的20％，逐量加醋酸水溶液同時(shí)并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥5小時(shí)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下350℃下焙燒2小時(shí)，制成復(fù)合載體；將制成的復(fù)合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時(shí)后，在60℃干燥3小時(shí)，然后在10℃干燥5小時(shí)后于300℃焙燒3小時(shí)制得脫硝催化劑，碾磨，40-60目過(guò)篩；將脫硝催化劑1.0克裝入固定床反應(yīng)器中，升溫至200℃通氣反應(yīng)，模擬煙氣的組成為NH3 500ppm，NO2500ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為85％。
實(shí)施例3：
在粒徑為60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的30％，逐量加醋酸水溶液同時(shí)并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥4小時(shí)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下350℃下焙燒2小時(shí)，制成復(fù)合載體；將制成的復(fù)合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時(shí)后，在60℃干燥3小時(shí)，然后在10℃干燥5小時(shí)后于300℃焙燒3小時(shí)制得脫硝催化劑，碾磨，40-60目過(guò)篩；將脫硝催化劑1.0克裝入固定床反應(yīng)器中，升溫至250℃通氣反應(yīng)，模擬煙氣的組成為NH3 500ppm，NO2500ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為70％。
實(shí)施例4：
在粒徑為60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的20％，逐量加醋酸水溶液同時(shí)并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥5小時(shí)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下300℃下焙燒2小時(shí)，制成復(fù)合載體；將制成的復(fù)合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時(shí)后，在60℃干燥3小時(shí)，然后在10℃干燥5小時(shí)后于300℃焙燒3小時(shí)制得脫硝催化劑，碾磨，40-60目過(guò)篩；將脫硝催化劑劑1.0克裝入固定床反應(yīng)器中，升溫至200℃通氣反應(yīng)，模擬煙氣的組成為NH3 600ppm，NO2 500ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為90％。
實(shí)施例5：
在粒徑為60μm的凹凸棒石粘土粉中添加比表面積為700m2/g的稻殼制備的活性炭粉末，加入量為凹凸棒石粘土的20％，逐量加醋酸水溶液同時(shí)并均勻攪拌直至成糊狀，擠條成型，在烘箱中于100℃干燥3小時(shí)，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下350℃下焙燒2小時(shí)，制成復(fù)合載體；將制成的復(fù)合載體放入0.5mol/L的NH4VO3溶液中，采用等體積浸漬2小時(shí)后，在60℃干燥3小時(shí)，然后在10℃干燥5小時(shí)后于300℃焙燒3小時(shí)制得脫硝催化劑劑，碾磨，40-60目過(guò)篩；將脫硝催化劑1.0克裝入固定床反應(yīng)器中，升溫至200℃通氣反應(yīng)，模擬煙氣的組成為NH31000ppm，NO2 800ppm，平衡氣為N2和5％的O2，氣體流量500mL/min，脫硝率為81％。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。