[发明专利]一种气态双氧水用催化剂及其应用

说明书

本发明公开了一种气态双氧水用催化剂及其应用，气态双氧水用催化剂活性组分为锰铜复合氧化物。本发明还提供了由该催化剂、氧化铝和蜂窝陶瓷组成的整体式催化剂，以及催化剂的制备方法和低温烟气的脱硝方法。本发明催化剂制备简单，适合工业化生产，主要应用在气态双氧水催化活化脱除低温烟气中氮氧化物的烟气脱硝领域，催化剂能促进气态双氧水分解成羟基自由基，而羟基自由基具有比双氧水更强的氧化性，使用本发明催化剂可以很好的对低温烟气进行脱硝，可以大幅度降低双氧水用量，显著提高双氧水脱硝效率。

技术领域

本发明涉及一种气态双氧水用催化剂，还涉及一种可以把气态双氧水催化分解为具有强氧化性的羟基自由基的气态双氧水用整体式催化剂（简称整体式催化剂）及低温烟气的脱硝方法。

技术背景

氮氧化物(NO_x)不仅形成酸雨，也是形成雾霾的重要原因之一，从而造成巨大的经济损失并严重威胁人类的生活健康。其中，工业排放的氮氧化物占有很大的比例，据国家环保部统计公布，2014年，全国废气中氮氧化物排放量2078.0万吨，工业氮氧化物排放量为1404.8万吨。对于日益严重的大气污染问题，国家加大了对氮氧化物排放的整治力度。

烟气脱硝技术主要有选择性催化还原（SCR）和氧化吸收法。选择性催化剂还原法（Selective Catalytic Reduction）简称SCR，是在一定温度和催化剂的作用下，以液氨或尿素作为还原剂，选择性地与烟气中的氮氧化物反应并生成氮气和水。低温烟气温度大多在280℃以下，但是常规SCR脱硝催化剂的运行温度为300-400℃，温度区间不适合，而且低温SCR催化剂还存在硫中毒等问题。以低温的焦化烟气为例，温度一般在300℃，氮氧化物浓度周期性波动，若采用SCR法，喷氨量难以控制，易造成氨泄漏等二次污染。另外，烟气中的煤焦油等其他组分容易堵塞催化剂孔道，造成催化剂失活。因此很难使用催化还原法处理低温烟气。

上述现象使得氧化吸收法成为低温烟气脱硝的发展方向。氧化吸收法是利用氧化剂把一氧化氮氧化成高价态的氮氧化物，与烟气中的其他污染物质一起在吸收塔中被碱液吸收。双氧水具有较高的氧化性，且反应的副产物只产生氧气和水，不会产生二次污染，称为世界上最清洁的氧化剂，因此在液相氧化有机污染等水污染治理方面有很多应用。但是，双氧水用于氧化氮氧化物的研究和应用则较少。专利CN 105013323A公开了一种焦炉烟道气节能减排脱硫脱硝一体化系统，采用臭氧和液态双氧水结合的方式对烟气进行氧化，液态双氧水经过活化再通过喷头喷射到烟气道中，但是该专利没有公开双氧水如何活化，并且氧化采用臭氧和液态双氧水两种氧化剂，成本较高，如果单用液态双氧水，双氧水消耗大，氧化效率也会降低。专利CN104258701A中公开了一种烟气脱硝方法，该方法先采用氧化剂对烟气进行氧化，然后用吸收剂和水进行吸收，完成烟气的脱硝。所用氧化剂包括液态双氧水，液态双氧水用喷枪喷入烟气中，在液态双氧水与氮氧化物摩尔比为1.7的情况下，脱硝率也仅为68.75%。

发明内容

本发明针对液态双氧水氧化效果差、低温烟气脱硝率低的不足，提供了一种气态双氧水用催化剂，该催化剂能够对气态双氧水进行催化活化，产生具有强氧化性的羟基自由基，高效氧化低温烟气中的氮氧化物，使双氧水在低温烟气下仍具有较高的脱硝效率。

本发明还提供了一种含有上述气态双氧水用整体式催化剂。该整体式催化剂增加了催化剂的接触面积，并且能防止催化剂在管道中产生流体阻力，具有更好的催化效果。

本发明还提供了上述两种催化剂的制备方法，该方法便于工业化生产。

本发明还提供了一种低温烟气的脱硝方法，该方法使用气态双氧水为氧化剂，在催化剂存在条件下将烟气中的氮氧化物氧化为易溶于水的高价态氮氧化物，然后用碱性吸收剂将烟气中的氮氧化物进行吸收，即可达到脱硝的目的。该方法以催化剂活化的气态双氧水为氧化剂，显著提高了脱硝效率，也可以降低双氧水的使用量。

本发明具体技术方案如下：