一种高脱硝效率的非均质SCR脱硝催化剂的制备方法

技术领域

本发明属于环保技术和脱硝催化领域，具体地，本发明涉及一种高脱硝效率的非均质SCR脱硝催化剂的制备方法。

背景技术

SCR脱硝催化剂在电力、钢铁、水泥、玻璃等行业的脱硝设施上广泛应用，是重点行业氮氧化物污染防治的核心部件。SCR脱硝催化剂按结构可分为蜂窝式、板式和波纹板式。蜂窝式催化剂一般为均质催化剂，整个结构均匀充满活性成分；板式催化剂是以金属为载体，表面涂层为活性成分；波纹板式催化剂是以波纹状纤维做载体，表面涂层为活性成分。其中，蜂窝式催化剂因其比表面积大、活性高、体积小等突出优点，占据了大量的市场份额，应用最为广泛。

目前比较成熟的蜂窝式脱硝催化剂是以TiO

SCR脱硝催化剂中，起到催化脱硝作用的活性成分的含量对SCR脱硝催化剂的脱硝效率至关重要，但该活性成分在脱硝的同时，也会将烟气中的SO

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的实施例一方面提出一种高脱硝效率的非均质SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将失活SCR脱硝催化剂经解毒后，提取催化剂回收粉料；

(2)将催化剂回收粉料制成蜂窝状的均质SCR催化剂胚体；

(3)将蜂窝状的均质SCR催化剂胚体浸泡在活性组分溶液中10～120s；

(4)将浸泡后的蜂窝状的均质SCR催化剂胚体进行干燥、焙烧，制得所述非均质SCR脱硝催化剂；

其中，所述失活SCR脱硝催化剂中，TiO

所述活性组分溶液为钒盐溶液、或钒盐和钨盐的混合溶液。

本发明实施例非均质SCR脱硝催化剂的制备方法，通过对失活SCR脱硝催化剂处理后回收再利用，制成蜂窝状的SCR催化剂胚体，再将其浸泡在活性组分溶液中，在催化剂坯体上涂覆活性成分，最终得到具有蜂窝状通孔结构的非均质SCR脱硝催化剂。该制备方法对失活SCR脱硝催化剂进行循环再利用，可以节约生产成本，且方法简单，制得的非均质SCR脱硝催化剂在具有高脱硝效率的同时，又能兼具低的SO

在本发明的一些实施例中，所述钒盐为硫酸氧钒、偏钒酸铵、草酸氧钒中的任一种，所述钒盐的浓度为0.5wt％～2.0wt％；所述钨盐为偏钨酸铵，所述偏钨酸铵的浓度为3.5wt％～6.0wt％。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述活性组分溶液中还包括助溶剂和阴离子渗透剂；

所述助溶剂为氨水、乙醇胺中的任一种，所述助溶剂的浓度为0.02wt％～2.0wt％，优选为0.2wt％～1.0wt％；

所述阴离子渗透剂为平平加O-8、平平加O-9、平平加O-10中的任一种，所述阴离子渗透剂的浓度为0.05wt～1.0wt％，优选为0.2wt％～0.7wt％。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，所述浸泡的时间优选为10～30s。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，所述非均质SCR脱硝催化剂具有蜂窝状通孔结构，且每个蜂窝状通孔孔道的壁厚为0.3～1.1mm，孔道的长度为500～1300mm。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，所述蜂窝状的均质SCR催化剂胚体中，TiO

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，所述干燥的温度为105～130℃，优选为110～120℃；干燥时间为0.5～4h，优选为2～3h。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，所述焙烧的温度为300～550℃，优选为450℃；焙烧时间为1～6h，优选为4h。

本发明实施例另一方面还提出一种非均质SCR脱硝催化剂，该非均质SCR脱硝催化剂由上述制备方法制备得到。

本发明实施例中的非均质SCR脱硝催化剂呈现蜂窝状通孔结构，但其每个通孔孔壁的表面的活性成分浓度高于孔壁的内部活性成分的浓度，从而使得该非均质SCR脱硝催化剂在具有高脱硝效率的同时，其SO

本发明实施例又一方面还提出一种非均质SCR脱硝催化剂在脱除烟气中氮氧化物的应用。

本发明所具有的优点和有益效果为：

(1)本发明实施例非均质SCR脱硝催化剂的制备方法，通过对失活SCR脱硝催化剂回收再利用，制成蜂窝状的SCR催化剂胚体，再进一步采用活性组分溶液对其涂覆活性成分，从而得到一种具有蜂窝状通孔结构的非均质SCR脱硝催化剂。该制备方法工艺简单、易操作，能耗较低、生产成本低，且其在保证所制得的非均质SCR脱硝催化剂具有良好的脱硝效率的同时，还能保证其具有较低的SO

(2)本发明实施例非均质SCR脱硝催化剂的制备方法，对失活SCR脱硝催化剂进行循环再利用，不仅可以变废为宝、节约资源，还可以减少对环境的污染，具有可观的经济效益和环境效益。

附图说明

图1为本发明实施例1制得的非均质SCR脱硝催化剂的光学照片。

图2为本发明实施例1制得的非均质SCR脱硝催化剂单个蜂窝状孔道的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

除非另作定义，本发明所使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明实施例一方面提出一种高脱硝效率的非均质SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将失活SCR脱硝催化剂经解毒后，提取催化剂回收粉料；

(2)将催化剂回收粉料制成蜂窝状的均质SCR催化剂胚体；

(3)将蜂窝状的均质SCR催化剂胚体浸泡在活性组分溶液中10～120s；

(4)将浸泡后的蜂窝状的均质SCR催化剂胚体进行干燥、焙烧，制得所述非均质SCR脱硝催化剂；

其中，失活SCR脱硝催化剂中，TiO

活性组分溶液为钒盐溶液、或钒盐和钨盐的混合溶液。

本发明实施例非均质SCR脱硝催化剂的制备方法，通过对失活SCR脱硝催化剂处理后回收再利用，制成蜂窝状的SCR催化剂胚体，再将其浸泡在活性组分溶液中，在催化剂坯体上涂覆活性成分，最终得到具有蜂窝状通孔结构的非均质SCR脱硝催化剂。该制备方法对失活SCR脱硝催化剂进行循环再利用，可以节约生产成本，且方法简单，制得的非均质SCR脱硝催化剂在具有高脱硝效率的同时，又能兼具低的SO

在本发明的一些实施例中，钒盐为硫酸氧钒、偏钒酸铵、草酸氧钒中的任一种，钒盐的浓度为0.5wt％～2.0wt％，例如可以为0.5wt％、0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.5wt％、2.0wt％等；可以理解的是，为了达到浓度差，一般活性组分溶液中的钒浓度要高于均质SCR催化剂胚体中的钒浓度，从而使得活性组分溶液中的钒可以渗透到均质SCR催化剂胚体中。

在本发明的一些实施例中，钨盐为偏钨酸铵，且其浓度为3.5wt％～6.0wt％，例如可以为3.5wt％、4.0wt％、4.5wt％、5.2wt％、5.5wt％、6.0wt％。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，活性组分溶液中还包括助溶剂和阴离子渗透剂；添加助溶剂是为了保障钒盐在室温下具有良好溶解性；同时为了保障渗透性，活性组分溶液中还包含阴离子渗透剂；

其中，助溶剂为氨水、乙醇胺中的任一种，助溶剂的浓度为0.02wt％～2.0wt％，例如可以为0.02wt％、0.5wt％、0.8wt％、1.0wt％、1.2wt％、1.5wt％、2.0wt％等；

优选地，助溶剂的浓度为0.2wt％～1.0wt％，例如可以为0.2wt％、0.3wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.8wt％、1.0wt％等；

阴离子渗透剂为平平加O-8、平平加O-9、平平加O-10中的任一种，阴离子渗透剂的浓度为0.05wt～1.0wt％，例如可以为0.05wt％、0.1wt％、0.2wt％、0.25wt％、0.5wt％、0.8wt％、1.0wt％等；

优选地，阴离子渗透剂的浓度为0.2wt％～0.7wt％，例如可以为0.2wt％、0.3wt％、0.35wt％、0.45wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.7wt％等。

在本发明的一些实施例中，步骤(3)中，浸泡的时间优选为10～30s，例如可以为10s、15s、18s、20s、25s、30s。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，非均质SCR脱硝催化剂具有蜂窝状结构，每个蜂窝状通孔孔道的壁厚为0.3～1.1mm，例如可以为0.3mm、0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.1mm；孔道的长度为500～1300mm，例如可以为500mm、650mm、800mm、1000mm、1200mm、1300mm。

在本发明的一些实施例中，步骤(2)中，蜂窝状的均质SCR催化剂胚体中，TiO

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，干燥的温度为105～130℃，例如可以为105℃、110℃、115℃、120℃、125℃、130℃等，

优选地，干燥的温度为110～120℃，例如可以为110℃、115℃、120℃等；

干燥时间为0.5～4h，例如可以为0.5h、1h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h等，

优选地，干燥时间为2～3h，例如可以为2h、2.5h、3h等。

在本发明的一些实施例中，步骤(4)中，焙烧的温度为300～550℃，例如可以为300℃、350℃、400℃、420℃、450℃、480℃、500℃、550℃等，优选为450℃；焙烧时间为1～6h，例如可以为1h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、5h、6h等，优选为4h。

本发明实施例另一方面还提出一种非均质SCR脱硝催化剂，该非均质SCR脱硝催化剂由上述制备方法制备得到。

本发明实施例中的非均质SCR脱硝催化剂呈现蜂窝状通孔结构，但其每个通孔孔壁表面的活性成分浓度高于孔壁内部活性成分的浓度，从而使得该非均质SCR脱硝催化剂在具有高脱硝效率的同时，其SO

本发明实施例又一方面还提出一种非均质SCR脱硝催化剂在脱除烟气中氮氧化物的应用。

下面结合具体实施例对本发明技术方案作进一步详细说明，实施例中未注明具体条件的实验方法为所属领域熟知的常规方法和常规条件。

实施例1

一种高脱硝效率的非均质SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将失活SCR脱硝催化剂经解毒后，提取催化剂回收粉料；

(2)将催化剂回收粉料制成18孔×18孔的蜂窝状的均质SCR催化剂胚体；

(3)将蜂窝状的均质SCR催化剂胚体于室温下浸泡在活性组分溶液中15s；

(4)将浸泡后的蜂窝状的均质SCR催化剂胚体取出吹干水分，经120℃干燥3h后，于450℃焙烧4h，即可制得所述非均质SCR脱硝催化剂。

其中，步骤(3)中，活性组分溶液由浓度为1.5wt％的偏钒酸铵溶液、浓度为0.8wt％的乙醇胺和浓度为0.2wt％的平平加O-8混合而成。

如图1所示，为本实施例制得的非均质SCR脱硝催化剂的光学照片，从图中可以看出，本实施例所制得的非均质SCR脱硝催化剂呈现出丰富的蜂窝状孔道结构。

如图2所示，为本实施例制得的非均质SCR脱硝催化剂单个蜂窝状孔道的结构示意图。从图中可以看出，脱硝反应(NO还原反应)和SO

实施例2

一种高脱硝效率的非均质SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将失活SCR脱硝催化剂经解毒后，提取催化剂回收粉料；

(2)将催化剂回收粉料制成18孔×18孔的蜂窝状的均质SCR催化剂胚体；

(3)将蜂窝状的均质SCR催化剂胚体于室温下浸泡在活性组分溶液中20s；

(4)将浸泡后的蜂窝状的均质SCR催化剂胚体取出吹干水分，经120℃干燥3h后，于450℃焙烧4h，即可制得所述非均质SCR脱硝催化剂。

其中，步骤(3)中，活性组分溶液由浓度为1.0wt％的硫酸氧钒溶液、浓度为5.0wt％的偏钨酸铵溶液和浓度为0.3wt％的平平加O-8混合而成。

实施例3

一种高脱硝效率的非均质SCR脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)将失活SCR脱硝催化剂经解毒后，提取催化剂回收粉料；

(2)将催化剂回收粉料制成20孔×20孔的蜂窝状的均质SCR催化剂胚体；

(3)将蜂窝状的均质SCR催化剂胚体于室温下浸泡在活性组分溶液中20s；

(4)将浸泡后的蜂窝状的均质SCR催化剂胚体取出吹干水分，经120℃干燥3h后，于450℃焙烧3.5h，即可制得所述非均质SCR脱硝催化剂。

其中，步骤(3)中，活性组分溶液由浓度为1.0wt％的偏钒酸铵溶液、浓度为0.5wt％的氨水和浓度为0.3wt％的平平加O-8混合而成。

对比例1

本对比例提供了一种蜂窝式均质催化剂：采用常规SCR脱硝催化剂生产工艺，将钛白粉(二氧化钛)、偏钨酸铵、偏钒酸铵、玻璃纤维按照质量比为85％:8.0％:2.0％:5％制成18孔×18孔的蜂窝式均质催化剂。

对比例2

本对比例提供了一种蜂窝式均质催化剂：采用常规SCR脱硝催化剂生产工艺，将钛白粉(二氧化钛)、偏钨酸铵、偏钒酸铵、玻璃纤维按照质量比为85％:9.0％:1.2％:4.8％制成18孔×18孔的蜂窝式均质催化剂。

对比例3

本对比例提供了一种蜂窝式均质催化剂：采用常规SCR脱硝催化剂生产工艺，将钛白粉(二氧化钛)、偏钨酸铵、偏钒酸铵、玻璃纤维按照质量比为84％:7.5％:1.4％:7.1％制成20孔×20孔的蜂窝式均质催化剂。

采用X射线荧光法对实施例1-3和对比例1-3中的催化剂进行化学成分检测，检测结果如下表1所示。

结合图2，可以理解的是，下表1中所述的“表面”指的是NO还原扩散控制区域内，该区域内发生的是脱硝反应；所述的“基体”指的是SO

表1催化剂坯体和催化剂的化学成分

从表1可以看出，通过将失活的SCR脱硝催化剂进行回收再利用后制得的蜂窝状的均质SCR催化剂胚体，其基体和表面的活性成分V

实验例1

在模拟烟气条件下，使用SCR全尺寸中试实验台对本发明实施例1中的均质SCR催化剂胚体、非均质SCR脱硝催化剂和对比例1制得的蜂窝式均质催化剂的脱硝性能以及催化SO

催化剂的尺寸均为18孔×18孔，长度为1100mm。测试条件为：NO浓度为300μl/L，O

表2性能对比结果

实验例2

在模拟烟气条件下，使用SCR全尺寸中试实验台对本发明实施例2中的均质SCR催化剂胚体、非均质SCR脱硝催化剂和对比例2制得的蜂窝式均质催化剂的脱硝性能以及催化SO

催化剂的尺寸均为18孔×18孔，长度为1100mm。测试条件为：NO浓度为300μl/L，O

表3性能对比结果

实验例3

在模拟烟气条件下，使用SCR全尺寸中试实验台对本发明实施例3中的均质SCR催化剂胚体、非均质SCR脱硝催化剂和对比例3制得的蜂窝式均质催化剂的脱硝性能以及催化SO

催化剂的尺寸均为18孔×18孔，长度为9500mm。测试条件为：NO浓度为300μl/L，O

表4性能对比结果

由表2-4可知，本发明实施例制得的非均质SCR脱硝催化剂，在具有高的脱硝效率的同时，还兼具较低的SO

在本发明中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。