[发明专利]非晶硅铝酸盐基脱硝催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种非晶硅铝酸盐基脱硝催化剂及其制备方法，本发明催化剂为一种强耐碱金属、重金属、耐磷中毒的非晶硅铝酸盐基脱硝催化剂，该催化剂主要是在常温无模板剂条件下合成纳米沸石，以此为前驱体，通过两步离子交换方法，后在高温条件下煅烧得到非晶的硅铝酸盐基催化剂。所制备的催化剂具有活性组分高度分散、活性窗口宽、制备条件绿色、抗碱金属、重金属、抗磷中毒性能优异等优点，可以用于燃煤电厂、垃圾焚烧厂等固定源或移动源的氮氧化物的控制排放。本发明催化剂制备方法简单，成本低廉。

技术领域

本发明涉及一种脱硝催化剂及其制备方法，特别是涉及一种硅铝酸盐基脱硝催化剂及其制备方法，应用于环境保护中氮氧化物控制与净化新材料技术领域。

背景技术

氮氧化物(NO_x)被认为是引起雾霾、酸雨、全球变暖等严重环境问题的主要大气污染物之一。利用氨选择性催化还原(NH₃-SCR)NO_x是控制固定源和移动源NO_x排放最有效的方法之一。V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂催化剂因其优异的SCR性能和抗SO₂性能，被广泛应用于电厂、工业锅炉、水泥炉等固定源。然而，在烟气中发现了各种会导致催化剂中毒失活的物质，包括碱土金属/碱金属，如K、Na和Ca；磷化合物；及重金属，如砷和铅。而催化剂中毒失活成为了钒基催化剂在SCR中应用的最大障碍。

在实际工况中，烟气成分复杂多样，并且由于生物质燃料的广泛应用，使烟气中含有大量的碱金属及磷化合物等中毒物质，这导致了催化剂的严重失活，使催化剂的使用寿命大大缩短。碱金属会引起催化剂表面酸性的降低，活性位点被覆盖及催化剂结构的破坏；磷物种会使催化剂的活性位点减少，导致催化剂结构的坍塌；碱土金属和重金属会影响催化剂的氧化还原性和酸性，从而导致催化剂活性的下降。分子筛由于其强的离子交换能力、强的酸性，从而使分子筛催化剂有较好的催化活性和较好的抗碱金属、碱土金属的能力。但是由于分子筛催化剂的制备周期长，合成成本高及抗磷中毒性能差等原因，限制了其在固定源上的应用，成为亟待解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种非晶硅铝酸盐基脱硝催化剂及其制备方法，尤其克服现有脱硝催化剂的技术问题，即克服了VW/Ti催化剂的易中毒失活及分子筛催化剂的制备周期长、成本高等问题。本发明催化剂具有活性窗口宽、制备方法绿色简单、稳定性好以及抗中毒能力极强优点，可用于工况复杂的含碱金属、重金属及磷的的固定源排放的氮氧化物脱除，

为达到上述发明创造目的，本发明采用如下技术方案：

一种非晶硅铝酸盐基脱硝催化剂，以纳米沸石为前驱体，通过氨交换得到氢型沸石，再采用金属盐提供金属离子，通过交换金属离子作为活性组分所得到非晶相的硅铝酸盐基脱硝催化剂，所述主要活性组分的含量为10-30wt％。

作为本发明优选的技术方案，用于交换的金属元素为铜、铈、锰、铁、钴、钼的至少一种金属元素。

作为本发明优选的技术方案，用于离子交换的金属盐为硝酸盐、硫酸盐、氯酸盐中的至少一种盐。

作为本发明优选的技术方案，所述非晶硅铝酸盐基脱硝催化剂中含有硅铝的元素的摩尔比为(1-10)：1。

一种本发明非晶硅铝酸盐基脱硝催化剂的制备方法，包括如下步骤：

a.将硅盐、氢氧化钠溶于去离子水中，充分混合均匀，得到无色透明溶液，记为溶液A；

b.将铝盐溶于去离子水中，并加入足够量的氢氧化钠，搅拌，得到澄清的溶液，记为溶液B；