一种稀土基高效烟气脱硝催化剂及其制备方法与流程

1.本发明涉及稀土基催化剂技术领域，尤其是涉及一种稀土基高效烟气脱硝催化剂及其制备方法。


背景技术：

2.环境保护是指保护自然环境和生态系统，预防和减轻人类活动对环境的损害，确保人类的可持续发展。环境保护包括对大气、水、土壤等自然资源的保护，对生态系统的保护，以及对人类健康的保护。现代社会面临着环境污染、气候变化等严峻的环境问题，环境保护已经成为全球性的重要议题。各国政府、企业和公众都应积极采取行动，共同推动环境保护事业。
3.烟气脱硝的必要性在于减少氮氧化物的排放，保护环境和人类健康。氮氧化物是一种对大气环境和生态系统都有影响的污染物，会造成酸雨、温室效应、光化学烟雾等环境问题，同时也会对人体健康造成危害。烟气脱硝技术可以有效地减少氮氧化物的排放，降低大气污染和酸雨的形成，保护环境和人类健康。因此，烟气脱硝技术在现代环保和减排工作中具有重要的作用。


技术实现要素：

4.鉴于以上问题，本发明提供了一种稀土基高效烟气脱硝催化剂及其制备方法，不仅催化剂制备工艺简单，成本较低，性价比高，而且具有较高的机械强度，可有效降低燃煤电厂等工业的投资成本和运行成本，特别适用于燃煤电厂、化工厂等领域烟气净化，具有较强的应用推广价值。
5.为了实现上述目的及其他相关目的，本发明提供的技术方案如下：一种稀土基高效烟气脱硝催化剂，所述催化剂由催化剂活性组分、助催化剂和载体三部分组成，以氧化铈和氧化钪为催化活性组分，以氧化镥、氧化镱和氧化铽中的任意两种或三种的混合物作为助催化剂，以与金属—液氨溶液发生还原反应生成的还原型莫来石作为载体。
6.作为优选的，所述催化活性组分中氧化铈和氧化钪的质量比为1：（0.35—0.5）；所述助催化剂的质量百分含量为5—12%。
7.作为优选的，所述助催化剂为氧化镥、氧化镱和氧化铽，其中镥、镱与铽的元素摩尔比为1：（2—5）：（10—15）。
8.作为优选的，所述还原型莫来石的质量百分比为：10—80%，优选20—70%。
9.作为优选的，所述助催化剂为氧化镥和氧化镱，其中，镥和镱的元素摩尔比为1：（8—10）。
10.作为优选的，所述助催化剂为氧化镥和氧化铽，其中，镥和铽的元素摩尔比为1：（3—5）。
11.作为优选的，所述助催化剂为氧化镱和氧化铽，其中，镱和铽的的元素摩尔比为1：
（5—10）。
12.为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种稀土基高效烟气脱硝催化剂的制备方法，所述方法包括：p1.基础原料处理：将还原型莫来石加入超高压纳米均质机中进行处理，得到原料a；p2.将所述原料a加入到按不同重量份混合的氧化铈和氧化钪混合液h中，进行搅拌处理，得到混合料b；p3.基于所述混合料b，再加入一定量的氧化镥、氧化镱和氧化铽混合溶液，进行28—35分钟的搅拌，得到混合料c；p4.将所述混合料c放入室内进行陈腐，得到第一泥料；p5.将所述第一泥料过滤并挤出成型，再进行密封陈腐得到第二泥料，对第二泥料进行挤出成型，然后干燥和煅烧，得到催化剂。
13.作为优选的，在步骤p4中，将所述混合料c放入室内进行陈腐包括：p41.将所述混合料c放入密封不透光的室内进行储藏；p42.保持温度为25—30℃，湿度为80—90%rh的环境下进行23—25小时，完成后得到第一泥料。
14.作为优选的，所述煅烧的温度控制在600—650℃，所述煅烧的时间为3.5—4.5小时。
15.本发明具有以下积极效果：1.本发明解决了高矾含量催化剂导致的重金属污染的问题，提供一种低矾或无矾催化剂，催化剂减少了危废产品的产生。
16.2.本发明制备工艺简单，成本较低，性价比高，同时具有较高的机械强度，可有效降低燃煤电厂等工业的投资成本和运行成本，特别适用于燃煤电厂、化工厂等领域烟气净化，具有较强的应用推广价值。
17.3.本发明氧化钪在我国稀土资源丰富，进一步降低了生产成本，提高了生产效益。
附图说明
18.图1为本发明制备方法流程示意图。
具体实施方式
19.以下通过特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
20.实施例1：一种稀土基高效烟气脱硝催化剂，所述催化剂由催化剂活性组分、助催化剂和载体三部分组成，以氧化铈和氧化钪为催化活性组分，以氧化镥、氧化镱和氧化铽中的任意两种或三种的混合物作为助催化剂，以与金属—液氨溶液发生还原反应生成的还原型莫来石作为载体。
21.在本实施例中，所述催化活性组分中氧化铈和氧化钪的质量比为1：0.35；所述助催化剂的质量百分含量为5%。
22.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥、氧化镱和氧化铽，其中镥、镱与铽的元素摩尔比为1：2：10。
23.在本实施例中，所述还原型莫来石的质量百分比为：10%。
24.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化镱，其中，镥和镱的元素摩尔比为1：8。
25.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化铽，其中，镥和铽的元素摩尔比为1：3。
26.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镱和氧化铽，其中，镱和铽的的元素摩尔比为1：5。
27.如图1所示，为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种稀土基高效烟气脱硝催化剂的制备方法，所述方法包括：p1.基础原料处理：将还原型莫来石加入超高压纳米均质机中进行处理，得到原料a；p2.将所述原料a加入到按不同重量份混合的氧化铈和氧化钪混合液h中，进行搅拌处理，得到混合料b；p3.基于所述混合料b，再加入一定量的氧化镥、氧化镱和氧化铽混合溶液，进行28—35分钟的搅拌，得到混合料c；p4.将所述混合料c放入室内进行陈腐，得到第一泥料；p5.将所述第一泥料过滤并挤出成型，再进行密封陈腐得到第二泥料，对第二泥料进行挤出成型，然后干燥和煅烧，得到催化剂。
28.在本实施例中，在步骤p4中，将所述混合料c放入室内进行陈腐包括：p41.将所述混合料c放入密封不透光的室内进行储藏；p42.保持温度为25—30℃，湿度为80—90%rh的环境下进行23—25小时，完成后得到第一泥料。
29.在本实施例中，所述煅烧的温度控制在600℃，所述煅烧的时间为3.5小时。
30.实施例2：一种稀土基高效烟气脱硝催化剂，所述催化剂由催化剂活性组分、助催化剂和载体三部分组成，以氧化铈和氧化钪为催化活性组分，以氧化镥、氧化镱和氧化铽中的任意两种或三种的混合物作为助催化剂，以与金属—液氨溶液发生还原反应生成的还原型莫来石作为载体。
31.在本实施例中，所述催化活性组分中氧化铈和氧化钪的质量比为1：0.4；所述助催化剂的质量百分含量为6%。
32.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥、氧化镱和氧化铽，其中镥、镱与铽的元素摩尔比为1：3：11。
33.在本实施例中，所述还原型莫来石的质量百分比为：30%。
34.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化镱，其中，镥和镱的元素摩尔比为1：9。
35.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化铽，其中，镥和铽的元素摩尔比为1：
4。
36.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镱和氧化铽，其中，镱和铽的的元素摩尔比为1：6。
37.如图1所示，为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种稀土基高效烟气脱硝催化剂的制备方法，所述方法包括：p1.基础原料处理：将还原型莫来石加入超高压纳米均质机中进行处理，得到原料a；p2.将所述原料a加入到按不同重量份混合的氧化铈和氧化钪混合液h中，进行搅拌处理，得到混合料b；p3.基于所述混合料b，再加入一定量的氧化镥、氧化镱和氧化铽混合溶液，进行28—35分钟的搅拌，得到混合料c；p4.将所述混合料c放入室内进行陈腐，得到第一泥料；p5.将所述第一泥料过滤并挤出成型，再进行密封陈腐得到第二泥料，对第二泥料进行挤出成型，然后干燥和煅烧，得到催化剂。
38.在本实施例中，在步骤p4中，将所述混合料c放入室内进行陈腐包括：p41.将所述混合料c放入密封不透光的室内进行储藏；p42.保持温度为25℃，湿度为80%rh的环境下进行23—25小时，完成后得到第一泥料。
39.在本实施例中，所述煅烧的温度控制在610℃，所述煅烧的时间为4小时。
40.实施例3：一种稀土基高效烟气脱硝催化剂，所述催化剂由催化剂活性组分、助催化剂和载体三部分组成，以氧化铈和氧化钪为催化活性组分，以氧化镥、氧化镱和氧化铽中的任意两种或三种的混合物作为助催化剂，以与金属—液氨溶液发生还原反应生成的还原型莫来石作为载体。
41.在本实施例中，所述催化活性组分中氧化铈和氧化钪的质量比为1：0.45；所述助催化剂的质量百分含量为7%。
42.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥、氧化镱和氧化铽，其中镥、镱与铽的元素摩尔比为1：4：12。
43.在本实施例中，所述还原型莫来石的质量百分比为：40%。
44.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化镱，其中，镥和镱的元素摩尔比为1：9.5。
45.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化铽，其中，镥和铽的元素摩尔比为1：4.5。
46.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镱和氧化铽，其中，镱和铽的的元素摩尔比为1：7。
47.如图1所示，为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种稀土基高效烟气脱硝催化剂的制备方法，所述方法包括：p1.基础原料处理：将还原型莫来石加入超高压纳米均质机中进行处理，得到原料a；p2.将所述原料a加入到按不同重量份混合的氧化铈和氧化钪混合液h中，进行搅
拌处理，得到混合料b；p3.基于所述混合料b，再加入一定量的氧化镥、氧化镱和氧化铽混合溶液，进行28—35分钟的搅拌，得到混合料c；p4.将所述混合料c放入室内进行陈腐，得到第一泥料；p5.将所述第一泥料过滤并挤出成型，再进行密封陈腐得到第二泥料，对第二泥料进行挤出成型，然后干燥和煅烧，得到催化剂。
48.在本实施例中，在步骤p4中，将所述混合料c放入室内进行陈腐包括：p41.将所述混合料c放入密封不透光的室内进行储藏；p42.保持温度为28℃，湿度为85%rh的环境下进行23—25小时，完成后得到第一泥料。
49.作为优选的，所述煅烧的温度控制在620℃，所述煅烧的时间为4小时。
50.实施例4：一种稀土基高效烟气脱硝催化剂，所述催化剂由催化剂活性组分、助催化剂和载体三部分组成，以氧化铈和氧化钪为催化活性组分，以氧化镥、氧化镱和氧化铽中的任意两种或三种的混合物作为助催化剂，以与金属—液氨溶液发生还原反应生成的还原型莫来石作为载体。
51.在本实施例中，所述催化活性组分中氧化铈和氧化钪的质量比为1：0.5；所述助催化剂的质量百分含量为8%。
52.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥、氧化镱和氧化铽，其中镥、镱与铽的元素摩尔比为1：5：13。
53.在本实施例中，所述还原型莫来石的质量百分比为：50%。
54.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化镱，其中，镥和镱的元素摩尔比为1：10。
55.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化铽，其中，镥和铽的元素摩尔比为1：5。
56.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镱和氧化铽，其中，镱和铽的的元素摩尔比为1：10。
57.如图1所示，为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种稀土基高效烟气脱硝催化剂的制备方法，所述方法包括：p1.基础原料处理：将还原型莫来石加入超高压纳米均质机中进行处理，得到原料a；p2.将所述原料a加入到按不同重量份混合的氧化铈和氧化钪混合液h中，进行搅拌处理，得到混合料b；p3.基于所述混合料b，再加入一定量的氧化镥、氧化镱和氧化铽混合溶液，进行28—35分钟的搅拌，得到混合料c；p4.将所述混合料c放入室内进行陈腐，得到第一泥料；p5.将所述第一泥料过滤并挤出成型，再进行密封陈腐得到第二泥料，对第二泥料进行挤出成型，然后干燥和煅烧，得到催化剂。
58.在本实施例中，在步骤p4中，将所述混合料c放入室内进行陈腐包括：p41.将所述混合料c放入密封不透光的室内进行储藏；
p42.保持温度为30℃，湿度为90%rh的环境下进行23—25小时，完成后得到第一泥料。
59.在本实施例中，所述煅烧的温度控制在650℃，所述煅烧的时间为4.5小时。
60.实施例5：一种稀土基高效烟气脱硝催化剂，所述催化剂由催化剂活性组分、助催化剂和载体三部分组成，以氧化铈和氧化钪为催化活性组分，以氧化镥、氧化镱和氧化铽中的任意两种或三种的混合物作为助催化剂，以与金属—液氨溶液发生还原反应生成的还原型莫来石作为载体。
61.在本实施例中，所述催化活性组分中氧化铈和氧化钪的质量比为1：0.45；所述助催化剂的质量百分含量为11%。
62.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥、氧化镱和氧化铽，其中镥、镱与铽的元素摩尔比为1：3.5：15。在本实施例中，所述还原型莫来石的质量百分比为：70%。
63.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化镱，其中，镥和镱的元素摩尔比为1：9。
64.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镥和氧化铽，其中，镥和铽的元素摩尔比为1：4.5。
65.在本实施例中，所述助催化剂为氧化镱和氧化铽，其中，镱和铽的的元素摩尔比为1：10。
66.如图1所示，为了实现上述目的及其他相关目的，本发明还提供一种稀土基高效烟气脱硝催化剂的制备方法，所述方法包括：p1.基础原料处理：将还原型莫来石加入超高压纳米均质机中进行处理，得到原料a；p2.将所述原料a加入到按不同重量份混合的氧化铈和氧化钪混合液h中，进行搅拌处理，得到混合料b；p3.基于所述混合料b，再加入一定量的氧化镥、氧化镱和氧化铽混合溶液，进行28—35分钟的搅拌，得到混合料c；p4.将所述混合料c放入室内进行陈腐，得到第一泥料；p5.将所述第一泥料过滤并挤出成型，再进行密封陈腐得到第二泥料，对第二泥料进行挤出成型，然后干燥和煅烧，得到催化剂。
67.在本实施例中，在步骤p4中，将所述混合料c放入室内进行陈腐包括：p41.将所述混合料c放入密封不透光的室内进行储藏；p42.保持温度为30℃，湿度为90%rh的环境下进行23—25小时，完成后得到第一泥料。
68.在本实施例中，所述煅烧的温度控制在650℃，所述煅烧的时间为4.5小时。
69.对比例1：一种稀土基脱硝催化剂，配方包括：70-100质量份莫来石、100质量份去离子、10-20质量份壳聚糖、8-10质量份草酸铈、5-10质量份粘土、1-5质量份偏钨酸铵、2-4质量份草酸镧、0.2-1质量份柠檬酸、0.1-0.5质量份氯化铜、0.1-0.5质量份十二烷基磺酸钠、0.1-0.5质量份氨水。
70.对比例2：一种稀土基脱硝催化剂，一种低温稀土基抗硫耐水脱硝催化剂，包括多孔陶瓷载体及载体上涂覆的稀土基催化剂涂层，稀土基催化剂中各组分的重量比为：氧化
铝20份、氧化铈50份、氧化锰10份、氧化铁2.5份，所述多孔陶瓷载体的尺寸为100mm*100mm* 50mm，孔目数为25-300目。
71.将实施例1—5和对比例1—2放入相同条件下的烟气中进行检测，检测结果如下表通过上表，我们可知，实施例1—5的脱硝效率为99%左右，相比与对比例1和对比例2，脱硝效率高。
72.综上所述，本发明不仅催化剂制备工艺简单，成本较低，性价比高，而且具有较高的机械强度，可有效降低燃煤电厂等工业的投资成本和运行成本，特别适用于燃煤电厂、化工厂等领域烟气净化，具有较强的应用推广价值。
73.上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

技术特征：
1.一种稀土基高效烟气脱硝催化剂，其特征在于，所述催化剂由催化剂活性组分、助催化剂和载体三部分组成，以氧化铈和氧化钪为催化活性组分，以氧化镥、氧化镱和氧化铽中的任意两种或三种的混合物作为助催化剂，以与金属—液氨溶液发生还原反应生成的还原型莫来石作为载体。2.根据权利要求1所述的稀土基高效烟气脱硝催化剂，其特征在于：所述催化活性组分中氧化铈和氧化钪的质量比为1：（0.35—0.5）；所述助催化剂的质量百分含量为5—12%。3.根据权利要求1所述的稀土基高效烟气脱硝催化剂，其特征在于：所述助催化剂为氧化镥、氧化镱和氧化铽，其中镥、镱与铽的元素摩尔比为1：（2—5）：（10—15）。4.根据权利要求1所述的稀土基高效烟气脱硝催化剂，其特征在于：所述还原型莫来石的质量百分比为：10—80%，优选20—70%。5.根据权利要求1所述的稀土基高效烟气脱硝催化剂，其特征在于：所述助催化剂为氧化镥和氧化镱，其中，镥和镱的元素摩尔比为1：（8—10）。6.根据权利要求1所述的稀土基高效烟气脱硝催化剂，其特征在于：所述助催化剂为氧化镥和氧化铽，其中，镥和铽的元素摩尔比为1：（3—5）。7.根据权利要求1所述的稀土基高效烟气脱硝催化剂，其特征在于：所述助催化剂为氧化镱和氧化铽，其中，镱和铽的的元素摩尔比为1：（5—10）。8.一种稀土基高效烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：p1.基础原料处理：将还原型莫来石加入超高压纳米均质机中进行处理，得到原料a；p2.将所述原料a加入到按不同重量份混合的氧化铈和氧化钪混合液h中，进行搅拌处理，得到混合料b；p3.基于所述混合料b，再加入一定量的氧化镥、氧化镱和氧化铽混合溶液，进行28—35分钟的搅拌，得到混合料c；p4.将所述混合料c放入室内进行陈腐，得到第一泥料；p5.将所述第一泥料过滤并挤出成型，再进行密封陈腐得到第二泥料，对第二泥料进行挤出成型，然后干燥和煅烧，得到催化剂。9.根据权利要求8所述的稀土基高效烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，在步骤p4中，将所述混合料c放入室内进行陈腐包括：p41.将所述混合料c放入密封不透光的室内进行储藏；p42.保持温度为25—30℃，湿度为80—90%rh的环境下进行23—25小时，完成后得到第一泥料。10.根据权利要求8所述的稀土基高效烟气脱硝催化剂的制备方法，其特征在于：所述煅烧的温度控制在600—650℃，所述煅烧的时间为3.5—4.5小时。

技术总结
本发明涉及一种稀土基高效烟气脱硝催化剂及其制备方法，所述催化剂由催化剂活性组分、助催化剂和载体三部分组成，以氧化铈和氧化钪为催化活性组分，以氧化镥、氧化镱和氧化铽中的任意两种或三种的混合物作为助催化剂，以与金属—液氨溶液发生还原反应生成的还原型莫来石作为载体。本发明不仅催化剂制备工艺简单，成本较低，性价比高，而且具有较高的机械强度，可有效降低燃煤电厂等工业的投资成本和运行成本，特别适用于燃煤电厂、化工厂等领域烟气净化，具有较强的应用推广价值。具有较强的应用推广价值。具有较强的应用推广价值。


技术研发人员：李军营 林勇 皮镜 王辉
受保护的技术使用者：湖北群有长物环保科技有限公司
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/12