[发明专利]一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂及其制备方法，属于SCR脱硝技术领域。本发明泡沫金属镍为支撑载体，Mn氧化物为活性组分，其中，组分Mn元素的负载量为泡沫金属镍重量的5～20％，采用浸渍法将活性组分负载在载体上，后经过磁力搅拌及干燥处理，最后在空气氛围中焙烧，即得到本发明的低温SCR脱硝催化剂。本发明制备所得泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂负载相对比较均匀，活性组分Mn氧化物主要以无定型态形式存在，且负载后仍然保留了泡沫金属镍独特的开孔结构、低压投入孔、固有的抗拉强度和抗热冲击等特点，该催化剂在低温(120℃～240℃)下的脱硝效率较高(最高可达99.7％)，且其活性窗口比较宽。

技术领域

本发明属于工业废气处理和绿色高效低温SCR催化剂的开发与研究技术领域，更具体地说，涉及一种泡沫金属镍负载锰基低温SCR催化剂及其制备方法，主要应用于燃煤电厂或焦化厂低温SCR脱硝。

背景技术

NO_x最主要的来源是化石燃料的燃烧过程，而化石燃料燃烧产生的NO_x中含有95％的NO和5％的NO₂，NO本身对人体和环境的危害并不大，其危害主要在于会对人体的红血球载血功能造成影响。但是NO一旦进入大气，即可以经由一系列的光化学氧化反应转变为NO₂，NO₂对人体和环境的危害巨大。NO₂可以对人体的眼睛和呼吸系统产生强烈的刺激作用，可能由此导致严重的支气管和肺部疾病，且NO₂也可能经过一系列的光化学反应形成臭氧，臭氧对人体的中枢系统危害极大，更为严重的是NO₂还是亚硝酸和硝酸的前驱物，因此NO₂很可能进一步形成酸雨。

同时，NO_x和烃类在阳光的作用下还易形成光化学烟雾，光化学烟雾是比NO_x这些一次污染物毒性更大的二次污染物。光化学烟雾有明显的致癌作用，它和酸雨一起可引起农作物和森林树木的大面积枯死，造成大气气候改变。此外，NO_x也会破坏臭氧层，造成臭氧层空洞，因失去臭氧层的屏蔽作用而导致紫外线过于强烈，严重危害生物和人体健康。因此，氮氧化物的控制和治理迫在眉睫。

其中，选择性催化还原法(selective catalytic reduction，简称SCR)是目前世界上公认的处理NO_x的最优方法，其基本反应式为：4NH₃+4NO+O₂＝4N₂+6H₂O。但传统的SCR技术主要在中温和高温段(基本处于300℃以上的高温)应用比较成熟，故脱硝装置通常布置于省煤器和除尘器之间。由于未经过除尘器，烟气中会有较高浓度的烟尘和SO₂含量以及碱金属元素，从而会造成催化剂的堵塞和中毒，导致脱硝催化剂的使用寿命严重缩短，大大增加了工业应用成本。新型低温SCR脱硝技术是在低温段(300℃以下)进行，由于SCR脱硝装置布置在除尘器和脱硫装置之后，从而能够有效控制烟气中的烟尘含量，延长脱硝催化剂的使用寿命，降低工业应用的成本。其中低温SCR脱硝技术的脱硝效果主要受低温脱硝催化剂的影响，因此，开发低温SCR催化剂具有很重要的环境、经济等方面的意义，并得到了国内外脱硝技术工作者的广泛关注和重视。

如，中国专利201110458671.9公开了一种用于高水蒸气含量烟气低温NH₃-SCR脱硝催化剂及其制备方法，该申请案的催化剂为使用浸渍法以TiO₂为载体，负载Mn、Ce和Nb的氧化物，其通过Nb的添加提高了催化剂的低温活性和脱硝性能，在温度为160℃下的脱硝率能达到80％以上。但该申请案中催化剂的活性组分相对复杂，需要多种组分的共同作用才可以取得以上效果，且活性组分在TiO₂载体上的负载不均匀，活性组分与载体的结合牢固性相对较差，从而影响其催化活性。