專利名稱：一種吸波催化劑的制備及其在凈化煙氣中的應用的制作方法
技術領域：
本發明屬于煙氣處理領域，具體說是涉及一種煙氣脫硫脫硝催化劑的制備 方法及其應用。
技術背景燃煤鍋爐和火力發電廠排放的煙氣中含有二氧化硫、氮氧化物和粉塵等多 種有害成份，對我國的自然資源、生態系統、材料、可見度和公眾健康構成了嚴重的威脅，同時也影響社會經濟發展和人民群眾的正常生活，控制S02、 NO 排放已經成為我國相當長時期的重要任務之一。因此，煙氣凈化新技術與新工 藝的開發成為近年來環境污染控制與治理的研究熱點。煙氣同時脫硫(S02) 脫硝(NO)技術因有效避免設備重復配置，運行費用低，操作簡單，等特 點，被認為是一項很有應用前景的煙氣凈化技術。在眾多煙氣脫硝技術中，氨法選擇性催化還原脫硝(SCR)應用最廣，如 工業催化劑V205/Ti02，但此催化劑存在的問題是必須在較高的溫度下操作，以 避免由于煙氣中的S02與還原劑NH3反應生成硫酸氨鹽阻塞孔道而導致催化劑 失活。目前，還有許多同時脫硫脫硝的方法處于研發之中，如電子束輻射、脈 沖電暈技術，然而由于耗電量大，能源利用率低，運行成本高，不適合大規模 應用。因此，除繼續尋找新型催化劑來凈化煙氣外，還可采用新的催化技術來 提高催化劑的活性。微波加熱是自內而外的體加熱，與常規加熱方式相比，微波加熱有如下優 點加熱均勻，高效快速，選擇性強，便于控制，無二次污染等。近年來，國內外對微波催化凈化技術的研究報道也逐年增加。微波加熱用 于煙氣同時脫硫脫硝在中國專利(CN1736558A和CN1824371A)中已有報 道，微波加熱不僅提高反應速率，還可以降低反應溫度。微波輔助催化脫硫脫
硝較常規只使用催化劑相比，能有效提高催化劑的活性；與電子束輻照法相 比，具有設備投資少，能量利用率高，系統運行穩定，維護費用低等優點。因 此，在煙氣脫硫脫硝領域有很大的發展潛力。 發明內容本發明的目的在于提供一種微波催化凈化煙氣的新型催化劑的制備方法及 其應用。本發明是鑒于微波對化學反應有強的輔助催化效應，通過微波誘導耦合催 化，實現了對煙氣中二氧化硫和氮氧化物顯著的凈化效果。催化原理是在微波 場中高損耗吸波催化劑表面產生局部熱點，溫度高于催化劑和基底的整體溫 度，從而在局部熱點能高效催化凈化煙氣。本發明的一種凈化煙氣脫硫脫硝催化劑，以具有吸波性能的活性炭為基 底，以五氧化二釩為活性組分，同時以具有高比表面積的二氧化鈦為載體，其 特征在于該催化劑以具有吸波性能的活性炭為基底，以五氧化二釩為活性組 分，同時以具有高比表面積的二氧化鈦為載體組成。在上述催化劑中，其特征在于活性炭、二氧化鈦和五氧化二釩重量比為 10:1:0.1 ~ 20:1:0.02。在上述催化劑中，其特征在于包括如下步驟先將活性炭活化，粉碎成IO 20目的顆粒后，再分別稱取一定量的偏釩酸銨和草酸(草酸與偏釩酸銨的摩 爾比為2:1)，置9(TC水浴中攪拌均勻，待其充分反應后，將Ti02載體加入該溶 液不停地攪拌，之后得到具有一定粘度的溶膠，利用旋轉鍍膜法將溶膠涂覆在 活性炭基底上可以得到濕凝膠膜，涂層在經過自然干燥10 20h，最后經氬氣 保護下400 600。C范圍內煅燒4 5h就可以形成該發明的催化劑。在上述催化劑中，其特征在于在活性炭基底涂覆二氧化鈦和五氧化二釩 的次數為1~5,煅燒溫度為400 80(TC。
在上述催化劑中，其特征在于該催化劑能用于煙氣的單一脫硫、脫硝和同 時脫硫脫硝。另外，本發明是利用微波的輔助催化劑作用，通過與催化劑的催化性能耦 合，實現微波條件下凈化煙氣，其特征在于所用的催化劑為上述本發明的煙氣 凈化催化劑。該類催化劑制備工藝簡單，吸波性能好，使用壽命長，在微波加熱下具有 優良的催化性能。同時微波加熱設備體積小，占地面積少，且煙氣凈化裝置投 資費用也少，在工業生產中容易實現。
圖l為催化劑評價裝置圖。
具體實施方式
下面通過實施例對本發明進行具體描述，有必要指出的是本實施例只用于 對本發明做進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的技術 熟練人員可以根據上述本發明的內容做出一些非本質的改進和調整。實施例1催化劑的制備方法活性炭先用去離子水充分清洗以去除雜質及不潔顆粒，再用去離子水充分煮沸12h，最后在烘箱中12(TC烘干10h，.敲碎，篩分 出10-20目的顆粒。分別稱取一定量的偏釩酸銨和草酸(草酸與偏釩酸銨的摩爾比為2:1)，置 9(TC水浴中攪拌均勻，待其充分反應后，將Ti02載體加入該溶液不停地攪拌， 之后得到具有一定粘度的溶膠，利用旋轉鍍膜法將溶膠涂覆在活性炭基底上可 以得到濕凝膠膜，涂層在經過自然干燥24h，再經過氬氣保護下45(TC范圍內 煅燒5h就可以形成該發明的催化劑。實施例2將實施例1中制備的催化劑置于特殊設計的固定床反應器中。常壓常溫下 通入模擬煙氣同時進行微波(微波輸出功率為230W)加熱，實驗所用的模擬 煙氣組分為SO2600ppm， NO300ppm， 02所占體積為6%， 1120為0~10%， N2為平衡氣，空速為6000h"時，802轉化率達92%， NO轉化率達85。/。。實施例3將實施例1中制備的催化劑A置于特殊設計的固定床反應器中，常壓常 溫下通入模擬煙氣同時進行微波(微波輸出功率為380W)加熱，實驗所用的 模擬煙氣組分為SO2600ppm， NO300卯m， 02所占體積為6%， &0所占體 積為0~10%， N2為平衡氣，空速為6000h"時，S02轉化率達85。/。， NO轉化 率達80%。實施例4將實施例1中制備的催化劑A置于特殊設計的固定床反應器中，常壓常溫 下通入模擬煙氣同時進行微波(微波輸出功率為230W)加熱，模擬煙氣組分 為SO2600ppm， NO300ppm， 02所占體積為6%， 1120所占體積為0~ 10%， N2為平衡氣，空速為6000h"時，S02和NO的轉化率見表1。表1微波與常規加熱條件下催化劑活性的比較加熱方式S02轉化率(％)NO轉化率(％)微波91.4585.72常規63.5652.93實施例5將實施例1中制備的催化劑A置于特殊設計的固定床反應器中，常壓常溫 下通入模擬煙氣同時進行微波(微波輸出功率為230 W)加熱，實驗所用的模 擬煙氣組分為SO2600ppm， NO300ppm， 02所占體積為6%， ^0所占體積 為0~10%， N2為平衡氣，空速為6000h"時，負載的五氧化二釩含量對S02 和NO的轉化率的影響見表2。表2負載的五氧化二釩含量對催化劑活性影響負載量12468NO轉化率(％)55.460.575.985.678.1S02轉化率(。/。)61.676.783.390.987.權利要求
1、一種煙氣凈化催化劑，其特征在于該催化劑以具有吸波性能的活性炭為基底，以五氧化二釩為活性組分，同時以具有高比表面積的二氧化鈦為載體組成。
2. 按照權利要求1所述的煙氣凈化催化劑，其特征在于活性炭、二氧化鈦 和五氧化二釩重量比為10:1:0.1 -20:1:0.02。
3. 按照權利要求1所述的煙氣凈化催化劑的制備方法，其特征在于包括如 下步驟先將活性炭活化，粉碎成10 20目的顆粒后，再分別稱取一定量的 偏釩酸銨和草酸(草酸與偏釩酸銨的摩爾比為2:1)，置于9(TC水浴中攪拌均 勻，待其充分反應后，將Ti02載體加入該溶液不停地攪拌，之后得到具有一 定粘度的溶膠，利用旋轉鍍膜法將溶膠涂覆在活性炭基底上可以得到濕凝膠 膜，涂層經自然干燥10 20，最后再經氬氣保護下400 600'C范圍內煅燒4 5h就可以形成該發明的催化劑。
4. 按照權利要求1所述的煙氣凈化催化劑，其特征在于活性炭基底涂覆二 氧化鈦和五氧化二釩的次數為1~5，煅燒溫度為400 800'C。
5. 按照權利要求1所述的煙氣凈化催化劑，其特征在于該催化劑能用于煙 氣的單一脫硫、脫硝和同時脫硫脫硝。
6. —種煙氣同時脫硫脫硝的方法，是利用微波的輔助催化作用，通過與催 化劑的催化性能偶合，實現微波條件下凈化煙氣，其特征在于所用的催化劑為 權利要求l ~5所述的催化劑。
7. 按照權利要求6所述的凈化煙氣的方法，其特征在于所用的微波功率為 100 ~ 700 W。
全文摘要
本發明公開了一種含五氧化二釩，二氧化鈦和活性炭的吸波催化劑以及利用此催化劑在微波輻射下凈化煙氣的方法。該催化劑主要由強吸波性能的活性炭基底、高比表面積的二氧化鈦載體和具有強氧化性能的五氧化二釩活性組分所組成。鑒于微波對化學反應有強的輔助催化效應，通過微波誘導耦合催化，實現了對煙氣中二氧化硫和氮氧化物顯著的凈化效果，其脫硫脫硝率分別達到90％和85％以上。該催化劑制備工藝簡單，吸波性能好，使用壽命長，在微波場下具有很好的催化脫硫脫硝活性。
文檔編號B01J23/54GK101108304SQ20071004388
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月17日 優先權日2007年7月17日
發明者呂冬琴, 徐云龍, 楊景輝, 馬新勝 申請人:華東理工大學