一种微波直接催化分解NO的方法及一种催化剂技术

本发明专利技术首先提供一种微波直接催化分解NO的方法，包括使用含Cu‑SAPO‑34的催化剂在温度为120～400℃下微波催化含NO气体中的NO直接分解为N2和O2。本发明专利技术引入微波和特定的脱硝催化剂结合，将Cu‑SAPO‑34催化剂在微波场中进行反应催化分解NO，实验证明可以取得很好的效果。尤其是Cu‑SAPO‑34与过渡或变价金属元素的氧化物一起组成MeOx‑Cu‑SAPO34混合型催化剂，其直接催化分解NO在100～400℃就有很高的活性。本发明专利技术具有高效直接分解NO的优势，且具有工艺简单，成本低廉，无二次污染等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微波催化领域，具体涉及一种微波直接催化分解NO的方法及一种催化剂。
技术介绍
随着经济的快速增长，人类在工业活动和日常生活中排放的氮氧化物也越来越多，雾霾现象日益严重，这对自然生态环境和人体健康都造成了巨大的伤害，消除NOx污染已成为环境保护中最重要的课题之一。对于NOx分解来说，工业上大量应用的NH3-SCR技术存在耗氨大，且产物对大气产生二次污染等明显的缺点。所以不需要额外还原剂且产物无二次污染的直接催化反应是目前研究的热点。而常规条件下直接催化分解氮氧化物反应需要很高活化能，因而低温下催化分解氮氧化物转化率都很低。用金属氧化物作催化剂常规条件下要500℃以上才有活性，且NO转化率只有20％左右。微波具有催化作用，可以降低反应活化能、加快反应速度、提高转化率，故选用在微波辐照下催化分解NO是可行的方法。脱除NO的方法主要分为湿法脱硝和干法脱硝。湿法脱硝主要采用液体吸收，NOx的脱除率只有70％，并存在能耗大等问题，因此没有工业化。干法脱硝应用于工业化的是选择性催化还原法(SCR)，用氨气作为还原剂与NOx反应生成N2和水，这是目前最成熟的脱硝技术，然而该技术存在催化剂易中毒，耗NH3量大，反应器易被腐蚀，催化剂工作温度范围窄(623K-673K)等缺陷。目前干法脱硝中最有前途，最吸引人的一种脱硝方式是直接催化分解法。直接催化分解NO不需要还原剂，产物为N2和O2，对环境无污染。NO直接分解为N2和O2从热力学上来看是可能的(298K时，△G＝-86KJ/mol)，但是从动力学上来讲则很难在低温下进行该反应(Ea＝364KJ/mol)。这就需要寻找一种催化剂使该反应能在较低的温度下进行。本申请的专利技术人及其课题组一直致力于微波直接催化脱硝领域的研究。如申请人在先申请了如下专利。专利CN201110451086.6提供一种微波催化选择性还原反应脱硝方法，所述方法包括在微波催化反应器装置的反应管中填充催化剂形成微波催化反应床，被处理气体在通过微波催化反应床时发生气-固反应进行脱硝处理；所述催化剂是以活性炭为基，负载活性组分组成的复合型催化剂；所述负载活性组分为金属及其氧化物或/和过渡金属及其氧化物，负载活性组分负载量的质量比为0.1-15％；所述复合型催化剂填充在微波催化反应器装置的反应管中组成复合型微波催化反应床，被处理气体经过复合型微波催化反应床时，以复合型催化剂中的活性炭为还原剂，与气体中的一氧化氮发生选择催化还原反应，将氮氧化物脱除。该专利技术具有转化率高、能耗小、节能环保，运行成本低、无二次污染等优点。专利CN201110451218.5提供一种二段微波催化反应床脱硝方法，所述方法包括在微波催化反应器装置的反应管中填充催化剂形成微波催化反应床，被处理的气体在通过微波催化反应床时发生气-固反应进行脱硝处理；所述微波催化反应床为两个独立的相互串联的微波催化反应床，第一段微波催化反应床的催化剂为Cu-HZSM-5或Mn/MgFe2O4催化剂；第二段微波催化反应床的催化剂为活性炭或活性炭负载MnO、CuO或CeO-CuO、MgO-FeOx、CeO-ZrO2的催化剂；被处理气体顺序通过第一段和第二段微波催化反应床，先后发生直接分解反应和选择性还原反应，将氮氧化物脱除。该专利技术具有无二次污染、无腐蚀、转换率高、能耗小、节能环保，而且运行成本低等优点。专利CN201110451237.8提供一种微波催化直接分解NO的脱硝方法，将填充了催化剂的反应管安装在微波场中构成反应床层，所述反应管采用石英玻璃或其他透波材料制作；含NO的烟气/废气在通过反应床层时，在设定的反应温度下，在微波场和催化剂的共同作用下进行气固催化反应；其特征在于：所述反应床层中的催化剂为铜分子筛催化剂Cu-ZSM-5；所述反应的催化剂床层温度为100℃～450℃，优选280℃～380℃。被处理气体经过微波催化反应床时，以铜分子筛Cu-ZSM-5为催化剂，直接催化分解气体中的一氧化氮转化为氮气和氧气，将氮氧化物脱除。该专利技术具有直接分解转化率高、能耗小、节能环保，无还原剂消耗、运行成本低等优点。专利申请CN201410737055.0提供一种钙钛矿型催化剂催化直接分解NO脱硝的方法，所述方法在微波场中进行，且所述催化剂为锰基钙钛矿催化剂。优选所述催化剂为BaMn1-xMgxO3，其中x为0～0.4。使用该专利技术中特定的钙钛矿催化剂与微波进行配合时，能在低温和高氧含量条件下直接催化分解NO。该专利技术中微波催化直接分解NO反应没有二次污染，而且工艺简单，操作方便易于控制，NO脱除效率高，抗氧性强，操作温度低，节能环保，运行成本低。使用该方法处理后的烟气或废气可以直接达到国家排放标准。专利申请CN201410736555.2提供一种催化脱硝的方法，所述方法在微波场中进行，且所用催化剂为含镍的复合金属氧化物，所述含镍的复合金属氧化物为Cu-Ni复合金属氧化物或Ni-Fe复合金属氧化物。优选在所述含镍的复合金属氧化物中镍的摩尔量为1时，铜或铁的摩尔量为0.4～2.5。该专利技术中微波催化直接分解NO反应没有二次污染，而且工艺简单，操作方便易于控制，NO脱除效率高(NO转化率可达98.9％)，抗氧性强，操作温度低，节能环保，运行成本低。专利申请CN201410737013.7提供一种负载型金属氧化物催化剂催化直接分解NO脱硝的方法，所述方法在微波场中进行，且所述催化剂为负载型复合金属氧化物催化剂，所述负载型复合金属氧化物催化剂为复合金属氧化物MOx负载在Al2O3载体上，所述M为选自铈、铜、锰和镍中的两种或三种。优选所述催化剂选自CeCuOx/Al2O3、CeMnOx/Al2O3、CeNiOx/Al2O3和CeCuMnOx/Al2O3。本专利技术中微波催化直接分解NO反应没有二次污染，而且工艺简单，操作方便易于控制，NO脱除效率高，抗氧性强，操作温度低，节能环保，运行成本低。使用该方法处理后的烟气或废气可以直接达到国家排放标准。专利申请CN201410834865.8提供一种微波催化分解NO脱硝的方法，包括在微波催化反应器的反应管中填充金属氧化物/Cu-ZSM-11催化剂形成微波催化反应床，待处理的废气在通过微波催化反应床时、在微波和所述催化剂的共同作用下发生气-固催化反应，其中的NO直接催化分解成N2和O2；所述金属氧化物为Ni2O3或MnO2。所述催化剂更优选为Ni2O3/Cu-ZSM-11。上述专利技术中均相应得到了反应效果良好的微波直接催化分解NO的方法，但本领域技术人员在催化剂的开发应用方面还可以做出更多的努力，以进一步降低催化剂成本、改善催化反应的条件和提高NO的转化率，使得微波催化直接分解NO能早日应用于工业脱硝领域。
技术实现思路
为解决
技术介绍
中提出的问题中的至少一部分，本专利技术提供一种新的微波直接催化分解NO的方法。因此，本专利技术首先提供一种微波直接催化分解NO的方法，包括使用含Cu-SAPO-34的催化剂在温度为120～400℃下微波催化含NO气体中的NO直接分解为N2和O2。本申请的专利技术人通过现有技术的阅读可知，在众多的可以用于脱硝的催化剂中包含Cu/SAPO-34分子筛。如石琳和于铁等人在物理化学学报的文献中公开《本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微波直接催化分解NO的方法，包括使用含Cu‑SAPO‑34的催化剂在温度为120～400℃下微波催化含NO气体中的NO直接分解为N2和O2。

【技术特征摘要】
1.一种微波直接催化分解NO的方法，包括使用含Cu-SAPO-34的催化剂在温度为120～400℃下微波催化含NO气体中的NO直接分解为N2和O2。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述催化剂为MeOx/Cu-SAPO-34，其中所述Me为金属铜、锰或镍，x为1～2间的数。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述催化剂为Ni2O3/Cu-SAPO-34，且催化剂中Ni2O3所占的质量百分数为40～60％。4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述催化剂为由金属氧化物与Cu-SAPO-34经混合并研磨成型制备而成。5.根据权利要求4所述方法，其特征在于，研磨后的金属氧化物与Cu-SAPO-34在5～15Mpa下压片...

【专利技术属性】
技术研发人员：周继承，欧颖缥，游志敏，徐文涛，彭康，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43