一種毫米級球形催化劑及其制備方法及其在煙氣脫硝中的應用
【專利摘要】本發明公開了一種毫米級球形催化劑及其制備方法及其在煙氣脫硝中的應用，涉及催化劑制備領域，解決了制備方法復雜和成本高的問題。本發明方法包括以下步驟：將金屬氧化物粉體或金屬鹽粉體加入海藻酸鈉溶液中，攪拌后得到前驅體漿液；將所述前驅體漿液滴加至氯化鈣溶液中，得到毫米球前驅體；將所述毫米球前驅體烘干后再進行高溫煅燒，高溫煅燒結束后得到毫米級球形催化劑。本發明方法具有制備工藝簡單、成本低和制備的毫米級球形催化劑脫硝效果好的優點。
【專利說明】
一種毫米級球形催化劑及其制備方法及其在煙氣脫硝中的 應用
技術領域
[0001] 本發明方法涉及催化劑制備領域，尤其涉及一種毫米級球形催化劑及其制備方法 及其在煙氣脫硝中的應用。
【背景技術】
[0002] 環境問題已經成為我國21世紀面臨的最嚴峻挑戰之一，快速發展的經濟與日益突 出的環境問題之間的矛盾，越來越受到人們的關注。其中，氮氧化物(NOx)是主要的大氣污 染物之一。
[0003]等離子體是物質存在的一種狀態，是由大量相互作用的但仍處于非束縛狀態下的 帶電粒子組成的宏觀體系，是和固態、液態、氣態處于同一層次的物質第四態。在眾多低溫 等離子體的方法中，介質阻擋放電具有放電穩定，相對耗能低等優點，具有良好的工業應用 前景。
[0004] 等離子體與催化劑協同脫除氮氧化物，因具有能耗小，脫除NOx溫度低以及去除效 率高等優點，已經逐漸成為NOx污染治理的新型方法之一。在介質阻擋(DBD)低溫等離子體 中催化劑的制備至關重要，尤其毫米級球形催化劑在其中起了很重要的作用。
[0005] 低溫等離子體放電產生的高能活性粒子與模擬煙氣中的NOx分子碰撞、活化、達到 激發態，同時，高能活性粒子轟擊催化劑顆粒表面，增強催化劑表面活性中心的分散性;催 化劑對N0氣體有一定的吸附能力，在催化劑表面易形成氣源分子富集區，反應可突破傳統 化學反應，迅速發生各類物理化學反應脫除N0,另外，有研究指出等離子體協同催化脫硝中 催化劑不僅可以加速反應，還能有選擇性地生成產物。
[0006] 因此，制備出毫米級球形催化劑，利用等離子體技術，可以提高煙氣脫硝效率、降 低成本起著很重要的作用;現亟待開發出一種工藝簡單且成本低的制備毫米級球形催化劑 的方法。
【發明內容】
[0007] 有鑒于此，本發明實施例提供了一種毫米級球形催化劑及其制備方法及其在煙氣 脫硝中的應用，主要目的是提供一種工藝簡單且成本較低的制備毫米級球形催化劑的方 法。
[0008] 為達到上述目的，本發明實施例主要提供了如下技術方案：
[0009] -方面，本發明實施例提供了 一種毫米級球形催化劑的制備方法，所述方法包括：
[0010] 將金屬氧化物粉體或金屬鹽粉體加入海藻酸鈉溶液中，攪拌后得到前驅體漿液；
[0011] 將所述前驅體漿液滴加至氯化鈣溶液中，得到毫米球前驅體；
[0012] 將所述毫米球前驅體烘干后再進行高溫煅燒，高溫煅燒結束后得到毫米級球形催 化劑。
[0013] 作為優選，所述金屬氧化物為氧化鎂、氧化鋅或二氧化鈦;所述金屬鹽為碳酸鈣、 碳酸鎂或堇青石。
[0014]作為優選，所述海藻酸鈉溶液的質量百分濃度為1.5%_3%。
[0015]作為優選，所述攪拌為機械攪拌，所述機械攪拌的速率為300r/min-1500r/min。
[0016] 作為優選，所述滴加的設備為蠕動栗管，所述蠕動栗管的管徑為所述前 驅體衆液在懦動栗管中的流速為50mL/min-500mL/min。
[0017] 作為優選，所述氯化鈣溶液的質量百分濃度為4%_8%。
[0018] 作為優選，所述烘干是在烘干箱中進行，烘干溫度為80 °C -200 °C，烘干時間為3h-48h〇
[0019] 作為優選，所述高溫煅燒是在馬弗爐中進行，煅燒溫度為400°C-120(TC，煅燒時間 為2h-48h。
[0020] 另一方面，本發明實施例采用上述方法制備得到一種毫米級球形催化劑。
[0021] 再一方面，本發明實施例提供了上述毫米級球形催化劑在煙氣脫硝中的應用。
[0022] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：
[0023] 本發明針對毫米級球形催化劑制備工藝復雜及成本較高的技術問題，采用將金屬 氧化物粉體或金屬鹽粉體加入海藻酸鈉溶液中，攪拌后得到前驅體漿液;將所述前驅體漿 液滴加至氯化鈣溶液中，得到毫米球前驅體;將所述毫米球前驅體烘干后再進行高溫煅燒， 高溫煅燒結束后得到毫米級球形催化劑的方法，使整個制備過程流程簡單，成本低，生產效 率高，可較大程度的提高等離子體條件下的催化劑在煙氣中的脫硝效率。
【附圖說明】
[0024]圖1是本發明實施例1制備的氧化鋅毫米級球形催化劑在煙氣中的脫硝效率；
[0025] 圖2是本發明實施例2制備的氧化鎂毫米級球形催化劑在煙氣中的脫硝效率；
[0026] 圖3是本發明實施例3制備的堇青石毫米級球形催化劑在煙氣中的脫硝效率。
【具體實施方式】
[0027] 為更進一步闡述本發明為達成預定發明目的所采取的技術手段及功效，以下結合 較佳實施例，對依據本發明申請的【具體實施方式】、技術方案、特征及其功效，詳細說明如后。 下述說明中的多個實施例中的特定特征、結構、或特點可由任何合適形式組合。
[0028] 實施例1
[0029]準備稱取2.0174g海藻酸鈉，采用機械攪拌的同時緩慢加入98ml純凈水中，通過機 械攪拌使海藻酸鈉完全溶解后得到海藻酸鈉溶液；
[0030] 準備稱取40.31 g氧化鋅粉末，將上述氧化鋅粉末緩慢加入上述海藻酸鈉溶液中， 加完之后調節攪拌機的轉速至700r/min，繼續攪拌兩個小時后得到前驅體漿液；
[0031] 將上述前驅體漿液以400mL/min的流速，通過管徑為2mm的蠕動栗管吸入，逐滴加 入到提前配制好的質量百分濃度為7%的氯化鈣溶液中，得到毫米球前驅體；
[0032]將上述毫米球前驅體放入烘干箱中并在溫度為90°C下烘干3h;
[0033] 將烘干后的樣品放入馬弗爐在溫度為600°C，升溫速率為10°C/min，高溫煅燒3h 后，得到直徑為2mm的氧化鋅毫米級球形催化劑。
[0034] 實施例2
[0035]準備稱取1.81g海藻酸鈉，采用機械攪拌的同時緩慢加入98ml純凈水中，通過機械 攪拌使海藻酸鈉完全溶解后得到海藻酸鈉溶液；
[0036]準備稱取40.15g氧化鎂粉末，將上述氧化鋅粉末緩慢加入上述海藻酸鈉溶液中， 加完之后調節攪拌機的轉速至600r/min，繼續攪拌一個小時后得到前驅體衆液；
[0037]將上述前驅體漿液以200mL/min的流速，通過管徑為3mm的蠕動栗管吸入，逐滴加 入到提前配制好的質量百分濃度為6%的氯化鈣溶液中，得到毫米球前驅體；
[0038]將上述毫米球前驅體放入烘干箱中并在溫度為100°C下烘干4h;
[0039] 將烘干后的樣品放入馬弗爐在溫度為650°C，升溫速率為10°C/min，高溫煅燒5h 后，得到直徑為3mm的氧化鎂毫米級球形催化劑。
[0040] 實施例3
[00411準備稱取2.25g海藻酸鈉，采用機械攪拌的同時緩慢加入98ml純凈水中，通過機械 攪拌使海藻酸鈉完全溶解后得到海藻酸鈉溶液；
[0042]準備稱取40.02g堇青石粉末，將上述氧化鋅粉末緩慢加入上述海藻酸鈉溶液中， 加完之后調節攪拌機的轉速至750r/min，繼續攪拌兩個小時后得到前驅體漿液；
[0043]將上述前驅體漿液以200mL/min的流速，通過管徑為4mm的蠕動栗管吸入，逐滴加 入到提前配制好的質量百分濃度為6%的氯化鈣溶液中，得到毫米球前驅體；
[0044]將上述毫米球前驅體放入烘干箱中并在溫度為110°C下烘干3h;
[0045] 將烘干后的樣品放入馬弗爐在溫度為550°C，升溫速率為10°C/min，高溫煅燒5h 后，得到直徑為3mm的堇青石毫米級球形催化劑。
[0046] 實施例4
[0047] 對實施例1制備的毫米級氧化鋅球形催化劑、實施例2制備的毫米級氧化鎂球形催 化劑和實施例3制備的毫米級堇青石球形催化劑進行煙氣脫硝的實驗；
[0048] 具體實驗方法為:利用模擬煙氣測試毫米級球催化劑的脫硝情況；
[0049] 模擬煙氣組成為:NO: 500ppm、02:5 % vo 1、N2為平衡氣；
[0050] 煙氣總流量為100mL/min，其中，N0流量為40mL/min、02的流量為5mL/min、氮氣流 量為 55mL/min;
[0051]將上述三種毫米級球形催化劑放入介質阻擋管，在常溫常壓下進行氮氧化物的吸 附、活化、分解反應;采用煙氣分析儀檢測反應器出口處N0的濃度;其中，脫硝率的計算公式 為：
[0053]通過計算分析得到了上述三種毫米級球形催化劑在煙氣中的脫硝效率，其中，如 圖1所示，實施例1制備的毫米級氧化鋅球形催化劑的脫硝效率為96.4%;如圖2所示，實施 例2制備的毫米級氧化鎂球形催化劑的脫硝效率為98.7%;如圖3所示，實施例3制備的毫米 級堇青石球形催化劑的脫硝效率為99.3%;本發明實施例制備的毫米級球形催化劑相比同 類型的催化劑脫硝效率較高。
[0054]本發明實施例制備毫米級球形催化劑的方法簡單，生產效率高，耗能低，成本低且 制備出的毫米級球形催化劑在煙氣中的脫硝效率較高。
[0055]本發明實施例中未盡之處，本領域技術人員均可從現有技術中選用。
[0056]以上公開的僅為本發明的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任 何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，可輕易想到變化或替換，都應 涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應以上述權利要求的保護范圍。
【主權項】
1. 一種毫米級球形催化劑的制備方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟： 將金屬氧化物粉體或金屬鹽粉體加入海藻酸鈉溶液中，攪拌后得到前驅體漿液； 將所述前驅體漿液滴加至氯化鈣溶液中，得到毫米球前驅體； 將所述毫米球前驅體烘干后再進行高溫煅燒，高溫煅燒結束后得到毫米級球形催化 劑。2. 根據權利要求1所述的一種毫米級球形催化劑的制備方法，其特征在于，所述金屬氧 化物為氧化鎂、氧化鋅或二氧化鈦;所述金屬鹽為碳酸鈣、碳酸鎂或堇青石。3. 根據權利要求1所述的一種毫米級球形催化劑的制備方法，其特征在于，所述海藻酸 鈉溶液的質量百分濃度為1.5%-3%。4. 根據權利要求1所述的一種毫米級球形催化劑的制備方法，其特征在于，所述攪拌為 機械攪拌，所述機械攪拌的速率為300r/min-1500;r/min。5. 根據權利要求1所述的一種毫米級球形催化劑的制備方法，其特征在于，所述滴加的 設備為蠕動栗管，所述蠕動栗管的管徑為所述前驅體漿液在蠕動栗管中的流速為 50mL/min-500mL/min〇6. 根據權利要求1所述的一種毫米級球形催化劑的制備方法，其特征在于，所述氯化鈣 溶液的質量百分濃度為4%_8%。7. 根據權利要求1所述的一種毫米級球形催化劑的制備方法，其特征在于，所述烘干是 在烘干箱中進行，烘干溫度為80 °C -200 °C，烘干時間為3h-48h。8. 根據權利要求1所述的一種毫米級球形催化劑的制備方法，其特征在于，所述高溫煅 燒是在馬弗爐中進行，煅燒溫度為400°C-1200°C，煅燒時間為2h-48h。9. 一種毫米級球形催化劑，其特征在于，所述毫米級球形催化劑是由權利要求1-8任一 項所述的方法制備得到。10. -種毫米級球形催化劑在煙氣脫硝中的應用，其特征在于，所述催化劑為權利要求 9所述的毫米級球形催化劑。
【文檔編號】B01D53/86GK106076305SQ201610414362
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年6月14日 公開號201610414362.4, CN 106076305 A, CN 106076305A, CN 201610414362, CN-A-106076305, CN106076305 A, CN106076305A, CN201610414362, CN201610414362.4
【發明人】代斌, 趙丹, 于鋒, 馬存花
【申請人】石河子大學