[发明专利]一种烟气脱硝催化剂专用纳米二氧化钛及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化钛及其制备方法，尤其涉及烟气脱硝催化剂专用纳米二氧化钛及其制备方法。

背景技术

我国能源结构中，主要以煤炭能源为主，燃烧煤炭就会产生氮氧化物，氮氧化物（NO_x）主要包括NO、NO₂、N₂O等，不仅会形成酸雨，还能导致化学烟雾，危害人类健康，NO_x造成空气污染越来越引起人们的重视，有关控制排放的法规也在日趋完善。目前，选择性催化还原（SCR）法被认为是最好的烟气脱硝技术，具有较高的脱硝效率（可达90%），且技术较为成熟，无二次污染，在国内外得到越来越多的应用。

目前SCR法常用的是高温催化剂，其以TiO₂为载体。钒的氧化物在TiO₂的表面有很好的分散度，以锐钛型 TiO₂为载体担载钒类的催化剂所获得的活性是最高的。由于制备脱硝催化剂的二氧化钛产品的比表面积和表面的活性点位对催化剂的脱硝性能影响较大，且本身具备一定的催化性能，因此制备一种高比表面积、高表面活性的锐钛型纳米二氧化钛产品，对于制备高效催化剂至关重要。

公开号为CN101708428A的专利文献公开了一种脱硝催化剂用纳米二氧化钛的制备方法。该发明的制备方法添加了硝酸、碳酸钡和硫酸，硝酸主要起溶解碳酸钡的作用，同时硝酸和碳酸钡的反应也可提高该纳米二氧化钛的比表面积，充当了造孔剂的作用。但是硝酸分解产生的NO²⁺有剧毒，严重污染环境，且添加硫酸后，易对回转窑及催化剂生产设备产生腐蚀，增加了设备投资成本。公开号为CN101318697A的专利文献公开了高比表面积脱硝催化剂用二氧化钛产品的制备方法。该发明通过对硫酸法生产的偏钛酸经有机表面活性剂处理，对偏钛酸进行改性，从而制备高比表面积的用于脱硝催化剂的二氧化钛产品。由于硫酸法生产的偏钛酸粒径已经确定，添加表面活性剂在一定程度上可以减少偏钛酸的团聚，但不能从二氧化钛微粒制备过程彻底解决二氧化钛比表面积小的缺点。

发明内容

本发明针对以上脱硝用纳米二氧化钛制备的不足，提供一种以偏钛酸为原料，通过均匀沉淀获得具有高比表面积、高活性的烟气脱硝催化剂专用纳米二氧化钛以及制备方法。采用该本方法制备的锐钛型纳米二氧化钛具有比表面积大、活性高、粒度均匀、分散性好等特点，可用于脱硝催化剂生产的基材。

本发明提供的技术方案，其制备方法包括以下步骤：

（1）预处理：将硫酸法生产的偏钛酸用去离子水洗去杂质，使偏钛酸中的铁离子、碱金属离子和各种离子＜100ppm；

（2）酸解：在搅拌条件下向偏钛酸中加入硫酸至偏钛酸完全溶解；

（3）水解：在搅拌条件下向步骤（2）的溶液中加入尿素和表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（DBS），其中尿素与偏钛酸的摩尔比为(1.0～3.0):1，DBS加入量为相对于偏钛酸中的TiO₂计的0.1～5.0wt%，在pH=2～4、反应温度120～125℃、反应时间为90～150min条件下反应生成悬浮液，然后保温20～30min后，快速冷却至室温；

（4）过滤及水洗：将步骤（3）制备的悬浮液过滤，滤饼采用两级水洗方式，即滤饼经一次水洗后，加入去离子水，将滤饼重新打浆后再进行二次水洗，然后进行二次过滤；

（5）干燥与煅烧：将二次过滤后的滤饼进行干燥、煅烧、粉碎，制备脱硝催化剂专用纳米二氧化钛，其中滤饼干燥温度控制在150℃，干燥时间为1小时，烘干后的滤饼在200～600℃下分段煅烧6小时。

所述步骤（1）中的偏钛酸为硫酸法二氧化钛生产中中间产物硫酸氧钛经浓缩、水解、水洗和漂白后得到的。

所述步骤（1）及步骤（4）中对去离子水的要求为：硬度≈0μmol/L、SiO₂≤100μg/L、电导率≤10μs/cm(25℃)。

所述步骤（2）中硫酸的质量分数为90～98%。

所述步骤（3）中的尿素为工业一级品或试剂纯原料。

所述步骤（3）中反应温度控制条件为：从反应前溶液温度升至反应最高温度时间不超过22min，升温阶段的供热强度不小于60.0kJ/(min.L)；冷却阶段(降到30℃)降温时间不超过30min，换热强度不小于27.0kJ/(min.L)。