[发明专利]一种同时脱硝脱汞脱二噁英催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种同时脱硝脱汞脱二噁英催化剂及其制备方法，以氧化铈和五氧化二铌为催化活性组分，以氧化镍和铂纳米颗粒的混合物为助催化剂，以盐酸改性钛酸四丁酯生成的二氧化钛纳米针为主要载体，催化剂经氢气预处理后使用。以载体质量为基准，活性组分的质量百分含量为10％～30％，助催化剂的质量百分含量为0.1％～0.15％。将活性组分及助催化剂复合胶体溶液，优化改性后的催化剂载体搅拌均匀、陈腐、挤出成型，经干燥、焙烧制得。该催化剂环境友好，能够同时高效脱硝脱汞脱二噁英，活性温度区间宽，SO₂的氧化效率低。240‑500℃内脱硝和脱二噁英效率均大于95％，脱汞效率均大于99％。该产品可广泛适用于燃煤电厂、化工厂等领域。

技术领域

本发明涉及一种同时脱硝脱汞脱二噁英催化剂及其制备方法，属于环保催化材料和大气污染治理领域，采用该方法制备的产品特别适用于燃煤电厂、化工厂等领域烟气净化。

背景技术

氮氧化物是雾霾、酸雨等大气污染的主要成因之一，汞和二噁英则会严重危害人类健康和生态环境。随着《大气污染防治行动计划》的顺利实施和蓝天保卫战等战略计划的进行，三种污染物的超低排放势在必行，其中氮氧化物排放限值不得高于150mg/m³，二噁英含量不得高于0.1ng TEQ/m³，汞及其化合物含量不得高于0.05mg/m³。目前燃煤电厂等工业排放的烟气污染物成分复杂，不仅加大了净化工作的难度，还会因分段独立处理NO_x、汞和二噁英造成工业成本的大幅增加，因此多种污染物的同时脱除以实现功能集成化，是今后烟气治理的主流发展方向。选择性催化还原(SCR)脱硝技术效率高、稳定性好，成为国内外工业应用研究的主流技术和发展方向。普通商业钒基催化剂虽然既能脱硝也能脱二噁英，但将其应用于同时脱硝脱二噁英时会出现二者催化温度窗口不一致的问题，而普通钒基或铈基催化剂同时脱硝脱汞时则需要在烟气中额外喷入氯化氢，出现氯化氢与氨气竞争吸附的问题。因此研发能够同时脱硝脱汞脱二噁英的催化剂是具有现实意义和理论需求的重要方向。

国内外已有个别专利公开了低温协同脱硝脱二噁英脱汞的催化剂及其制备方法。专利(CN201711348073.X)采用偏钛酸、硫酸化坡缕石为载体，氧化铜、氧化锰、氧化钒为活性组分，稀土金属氧化物为活性助剂制得一种低温协同脱硝脱二噁英脱汞蜂窝状催化剂及其制备方法，该催化剂使用烟气温度主要为80～300℃，但其不仅含有剧毒性的氧化钒，低温的应用条件还会导致氧化锰和氧化钒因硫中毒失活；专利(CN201410467857.4)以二氧化钛、蒙脱石为载体，以偏钨酸铵、硝酸铈和硝酸镧为活性组分、在辅料的作用下制得一种稀土基高强度、抗氧化烟气脱硝催化剂，但其工艺复杂，制备周期长，需要六次混炼和多次干燥，且干燥时间长达8-12天，另外其未给出实际脱汞和脱二噁英效率。上述两种催化剂虽然能够同时脱硝脱汞脱二噁英，但因生产成本高或含剧毒性物质以及未解决脱汞时需额外喷入氯化氢等问题，而无法真正应用于燃煤电厂等工业领域。专利(CN201811602921.X)采用盐酸优化改性的二氧化钛亚微米球为载体，氧化铈和氧化铒为活性组分，氧化锆和/或氧化钇和/或氧化锰的混合物为催化剂制得一种同时脱硝脱二噁英脱汞催化剂，该催化剂使用烟气温度主要为220～400℃，但其脱硝和脱二噁英效率只能稳定大于90％，脱汞效率只能稳定大于95％，温度区间也只有220～400℃，仍有待继续改进而提升效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有燃煤电厂等工业脱硝脱汞脱二噁英的现状及存在问题，而提出了一种具有较宽活性温度区间的同时脱硝脱汞脱二噁英催化剂，本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法，特别适用于燃煤电厂、化工厂等领域烟气净化。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种同时脱硝脱汞脱二噁英催化剂，以氧化铈和五氧化二铌为催化活性组分，以氧化镍和铂纳米颗粒的混合物为助催化剂，以盐酸改性钛酸四丁酯生成的二氧化钛纳米针为载体，以载体质量为基准，按活性组分氧化物以及助催化剂分别占载体质量的质量百分比为10～30％和0.1％～0.15％，所述的催化剂经氢气预处理后使用。