一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及大气防治技术领域，尤其涉及一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂及其制备方法和应用。本发明专利技术的制备方法包括以下步骤：将载体浸渍于第一金属前驱体水溶液中进行第一搅拌，然后第一旋蒸除去所得混合物料中的水分，干燥，进行第一焙烧，得到第一中间产物；将所述第一中间产物浸渍于第二金属前驱体水溶液中进行第二搅拌，然后第二旋蒸除去所得物料中的水分，干燥，进行第二焙烧，得到第二中间产物；将所述第二中间产物进行还原处理，得到能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂。采用本发明专利技术的催化剂可以在不含水的气氛下同时高效去除HCN和NH3。。。

【技术实现步骤摘要】
一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及大气防治
，尤其涉及一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]氰化氢(HCN)是一种气态剧毒物质，是大多数工业生产过程中必然会产生的一种副产物，也是磷化工、氨合成、煤化工工业废气中最典型的非常规有毒有害污染物之一。在磷化工和煤化工的工业尾气中氰化氢(HCN)和氨气(NH3)经常伴随出现，氰化氢排放至大气中易对人类和动物的生命造成威胁，同时也易造成酸雨、臭氧层空洞、温室效应等一系列问题。而氨气容易强烈的刺激眼睛和呼吸道的粘膜，对人类及其他生物健康也具有严重危害，其次氨气也是大气环境中灰霾形成的重要前驱体。近年来，各化工业的不断发展，直接导致了尾气中氰化氢和氨气的产量急剧增长。
[0003]目前针对同时脱除NH3和HCN的方法主要包括液体吸收法、吸附法等。液体吸收法处理成本相对较高，效果也不稳定，且容易产生二次污染；吸附法在本质上只是将污染物转移并富集到吸附材料上，在回收吸附剂时温度变化导致的HCN脱附不仅存在二次污染隐患更对会操作人员生命健康造成威胁。在现阶段的研究中，高效的HCN去除方法是催化水解，而主流的NH3净化方法是催化氧化。虽然大多数催化剂均能够催化HCN和NH3，但同一催化剂催化这两种气体需要不同的反应条件，如含水条件虽然能增加HCN的去除效率，但会严重抑制NH3氧化。不含水的气氛虽然有较高的NH3催化活性，但是会使HCN的转化率下降。
[0004]中国专利CN111229210A公开了一种兼具HCN催化水解性能和NH3氧化性能的催化剂，其以类水滑石作为催化剂，能在50℃～200℃温度范围内高效水解HCN，在200℃～400℃温度范围内能高效氧化NH3，其成本低廉，制备简单，但在含水条件下HCN处理效果较高而NH3催化活性较低，相反无水条件下NH3转化效率高而HCN催化活性较低，因此无法应用于HCN和NH3的同时去除。
[0005]因此，开发能够在同一反应条件下高效催化氧化NH3和HCN的催化剂很有必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂及其制备方法和应用，采用本专利技术的催化剂可以在不含水的气氛下同时高效去除HCN和NH3。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂的制备方法，包括以下步骤：
[0009]将载体浸渍于第一金属前驱体水溶液中进行第一搅拌，然后第一旋蒸除去所得混合物料中的水分，干燥，进行第一焙烧，得到第一中间产物；
[0010]将所述第一中间产物浸渍于第二金属前驱体水溶液中进行第二搅拌，然后第二旋
蒸除去所得物料中的水分，干燥，进行第二焙烧，得到第二中间产物；
[0011]将所述第二中间产物进行还原处理，得到能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂；
[0012]所述载体为TiO2、纳米γ-Al2O3、CeO2、ZSM-5、SAPO-34、SSZ-13和Y-沸石中的一种或多种；
[0013]所述第一金属前驱体水溶液和第二金属前驱体水溶液中的金属独立地为Cu、Fe、Mn、Ag、Co或Ni。
[0014]优选的，所述第一金属前驱体水溶液中第一金属和第二金属前驱体水溶液中第二金属的质量独立地为所述载体质量的1～20％。
[0015]优选的，所述第一焙烧和第二焙烧的温度独立地为500～550℃，焙烧时间独立地为1～7h。
[0016]优选的，所述第一搅拌和第二搅拌在室温条件下进行，所述第一搅拌和第二搅拌的时间独立为2～12h。
[0017]优选的，所述还原处理在氢气和氮气的混合气体中进行，所述氢气占混合气体的体积百分比为10％。
[0018]优选的，所述还原处理的温度为400～700℃，时间为1～4h。
[0019]优选的，所述第一旋蒸和第二旋蒸的温度独立为65～95℃。
[0020]本专利技术提供了上述方案所述制备方法制备得到的能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂，包括载体和活性组分，所述活性组分位于所述载体的羟基位和孔道内；所述活性组分包括第一金属和第二金属；所述第二金属的粒径大于第一金属的粒径；所述第一金属和第二金属独立地为Cu、Fe、Mn、Ag、Co或Ni；所述载体为TiO2、纳米γ-Al2O3、CeO2、ZSM-5、SAPO-34、SSZ-13和Y-沸石中的一种或多种。
[0021]本专利技术提供了上述方案所述能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂在处理含氰化氢和/或氨气的尾气中的应用，所述应用在无水条件下进行。
[0022]优选的，所述应用的方法包括：将催化剂置于固定床中，将盛有催化剂的固定床置于含有氰化氢和/或氨气的尾气中进行反应，所述反应的温度为150～500℃。
[0023]本专利技术提供了一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂的制备方法，包括以下步骤：将载体浸渍于第一金属前驱体水溶液中进行第一搅拌，然后第一旋蒸除去所得混合物料中的水分，干燥，进行第一焙烧，得到第一中间产物；将所述第一中间产物浸渍于第二金属前驱体水溶液中进行第二搅拌，然后第二旋蒸除去所得物料中的水分，干燥，进行第二焙烧，得到第二中间产物；将所述第二中间产物进行还原处理，得到能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂；所述载体为TiO2、纳米γ-Al2O3、CeO2、ZSM-5、SAPO-34、SSZ-13和Y-沸石中的一种或多种；所述第一金属前驱体水溶液和第二金属前驱体水溶液中的金属独立地为Cu、Fe、Mn、Ag、Co或Ni。
[0024]本专利技术以富含羟基的无机金属氧化物或分子筛为载体，羟基数量直接决定了活性金属的分散性和还原后的粒径，通过第一浸渍和第一焙烧，使第一金属取代大量羟基负载于载体表面，此时第一金属处于分散性较高的状态，大多以金属单原子氧化物存在(即活性金属取代羟基氢形成的[活性金属原子-O-载体除氧外的其他原子]的形式，并不形成团簇的状态)，形成金属氧化物团簇也较少；负载第二金属时，载体上已无足够丰富的羟基，因此在第二焙烧过程中会在载体的微孔结构中团聚成较大的金属氧化物，使得两种金属的分散
度不一样，最后通过还原处理，第一金属单原子氧化物和第二金属的氧化物大多都会被还原为金属单质，但不同的分散度会导致先后负载的金属单质颗粒的粒径不同，不同的粒度对于NH3和HCN的吸附能力和激活氧的能力不同，通过使活性组分的金属单质颗粒具备不同粒径，从而使催化剂对NH3和HCN都具有良好的吸附能力以及较高的激活氧的能力，使其能够在同一条件下实现对HCN和NH3的高效去除。本专利技术通过活性金属激活O2形成高活性的活性氧，再进一步与HCN和NH3反应实现两种物质的转化。
[0025]本专利技术制备的催化剂可在各种工业尾气中同时脱除HCN和NH3，将HCN和NH3氧化为水和N2，在最大空速条件为64200h-1
达到95％的HCN转化率和100％的NH本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将载体浸渍于第一金属前驱体水溶液中进行第一搅拌，然后第一旋蒸除去所得混合物料中的水分，干燥，进行第一焙烧，得到第一中间产物；将所述第一中间产物浸渍于第二金属前驱体水溶液中进行第二搅拌，然后第二旋蒸除去所得物料中的水分，干燥，进行第二焙烧，得到第二中间产物；将所述第二中间产物进行还原处理，得到能够同时脱除氰化氢和氨气的催化剂；所述载体为TiO2、纳米γ-Al2O3、CeO2、ZSM-5、SAPO-34、SSZ-13和Y-沸石中的一种或多种；所述第一金属前驱体水溶液和第二金属前驱体水溶液中的金属独立地为Cu、Fe、Mn、Ag、Co或Ni。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一金属前驱体水溶液中第一金属和第二金属前驱体水溶液中第二金属的质量独立地为所述载体质量的1～20％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一焙烧和第二焙烧的温度独立地为500～550℃，焙烧时间独立地为1～7h。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第一搅拌和第二搅拌在室温条件下进行，所述第一搅拌和第二搅拌的时间独立为2～12h。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁平，李钊，王飞，李凯，王驰，孙鑫，马懿星，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：