一种低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种低温CO

【技术实现步骤摘要】
得低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂；
[0013]所述步骤(2)空气热氧化法活化的温度为350-400℃，时间为3-4h；
[0014]所述步骤(3)混合浸渍液中硝酸铜浓度为0.029～0.147g/mL，硝酸铁浓度为 0.022～0.108g/mL；
[0015]所述步骤(4)保护性气氛为氮气气氛或氩气气氛；
[0016]所述低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂可作为低温催化剂在脱除烟气中NO的应用。
[0017]进一步的，在脱除烟气中NO的应用中，CO为还原剂，催化温度为催化温度为150～200℃； 采用CO作为还原气体，可解决传统还原剂NH3易逃逸的问题；
[0018]本专利技术椰壳活性炭采用空气热氧化法活化，可大幅改善椰壳活性炭表面官能团，增大比 表面积，改善活性炭内部孔容孔径；超声浸渍方法，有效保证催化剂表面铜元素和铁元素分 散性，从而确保Cu-Fe/AC系列催化剂具有脱硝活性高、氮选择性好等特点，可保证铜元素 和铁元素在活性炭表面的分散性，有效减少铜氧化物和铁氧化合物群聚现象；将浸渍后的活 性炭在N2气氛保护下进行焙烧，使硝酸铜前驱物和硝酸铁前驱物转化成CuO
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和FeO
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。
[0019]本专利技术的有益效果是：
[0020](1)本专利技术以廉价的椰壳活性炭为载体，采用CuO
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和FeO
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作为活性组分，实现以CO 为还原剂，在低温条件下对NO的脱除；可解决现有烟气脱硝中SCR工艺催化剂低温脱硝率 不高、孔道易堵塞、易中毒等问题；
[0021](2)本专利技术低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂具有较高脱硝效率和优异的氮选择性， 在催化温度150℃下，NO的转化率可达到100％；
[0022](3)本专利技术采用空气热氧化法活化椰壳活性炭，改善椰壳活性炭表面活性官能团，增大 比表面积，改善活性炭内部的孔容孔径；载体空气热氧化法活化与超声浸渍活性成分，大幅 提高Cu-Fe/AC催化剂表面铜元素和铁元素的分散性；
[0023](4)本专利技术采用CO代替传统NH3作为还原气体，可解决NH3为有毒气体、易逃逸、 造成管道阻塞和污染环境等问题，也可解决NH3会与烟气中的SO3反应生成硫酸铵盐腐蚀下 游设备等问题。
附图说明
[0024]图1为不同活性组分CuO
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和FeO
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含量的催化剂SEM图，图中，a为AC、b为2Cu-3Fe/AC、 c为4Cu-2Fe/AC、d为6Cu-1Fe/AC、e为8Cu-5Fe/AC、f为10Cu-4Fe/AC；
[0025]图2为不同活性组分CuO
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和FeO
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含量的催化剂BET图；
[0026]图3为不同活性组分CuO
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和FeO
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含量的催化剂XRD图；
[0027]图4为不同活性组分CuO
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和FeO
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含量的催化剂FTIR图；
[0028]图5为催化温度为150℃，催化剂不同活性组分CuO
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和FeO
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含量对脱硝率影响图。
具体实施方式
[0029]下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的保护范围并不限于所述 内容。
[0030]实施例1：一种低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂，包括经空气热氧化法活化的椰壳
活 性炭载体和活性组分Cu2O、CuO、FeO和Fe2O3，以椰壳活性炭的质量为100％计，活性组分 中Cu元素依次占2％、4％和6％，Fe元素依次占3％、2％和1％，椰壳活性炭载体粒径为20～40 目；
[0031]低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂的制备方法，具体步骤如下：
[0032](1)将椰壳活性炭加入到去离子水中，在温度为60℃条件下超声震荡处理2h，固液分 离，固体在110℃条件下真空干燥12h得到预处理椰壳活性炭；
[0033](2)将步骤(1)预处理椰壳活性炭进行空气热氧化法活化得到活化AC载体；其中空 气热氧化法活化的温度为350℃，时间为3.8h；
[0034](3)将步骤(2)活化AC载体加入到硝酸铜和硝酸铁的混合溶液中，在温度为60℃下 超声浸渍处理2h，固液分离，固体真空干燥得到浸渍AC；其中活化AC载体与混合溶液的 固液比g:mL为1:2.5；
[0035](4)在N2气氛围下，将步骤(3)浸渍AC以10℃/min匀速升温至450℃并恒温焙烧 4h即得低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂；
[0036]低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂中Cu元素含量见表1，
[0037]表1低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂中Cu元素含量
[0038]样品序号123对照样Cu元素含量2％4％6％0Fe元素含量3％2％1％0
[0039]不同活性组分CuO
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和FeO
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含量的催化剂SEM图见图1，图中，a为AC、b为2Cu-3Fe/AC、 c为4Cu-2Fe/AC、d为6Cu-1Fe/AC；从图1(a)经去离子水洗净再经空气热氧活化后的椰壳活 性炭表面结构清晰可见，大孔、中孔和微孔同时存在，且表面相对较干净，几乎没有杂质和 附着物；图1(b)的SEM表征结果显示：由于Cu和Fe负载量较少，活性炭表面只能零星负载 上少量铜、铁氧化物，且负载物尺寸大小不等基本成球状氧化物依附在活性炭表面和孔道内； 图1(c)所示的4Cu-2Fe/AC催化剂表面则出现更多金属氧化物，主要观察到2种金属氧化物： 一种是暗色类球状氧化物，此类氧化物堆积连接成片几乎把活性炭表面覆盖住，且构造出新 结构；另一种是呈亮色类棉花状的球状氧化物，此类氧化物之间主要成类球状依附在暗色氧 化物和活性炭基体上，少量团聚成更大的亮色棉花状；图1(d)所示的6Cu-1Fe/AC催化剂表面 与4Cu-2Fe/AC类似，但亮色棉花状类球氧化物比例增加，团聚现象更严重；暗色类球状氧 化物同样连接成片，交错堆积，覆盖住大部分活性炭表面结构；
[0040]从图1中可知：Cu、Fe负载量越少，则活性炭表面附着的金属活性组分越少；Cu、Fe 负载量越高，金属氧化物分散性相对越好，Fe负载量增加有利于Cu氧化物分散，可增加其 与反应气体接触的活性位点，促进CO-SCR反应快速进行；
[0041]不同活性组分Cu2O含量的催化剂比表面积及孔容孔径分布见表2，
[0042]表2 Cu-Fe/AC催化剂空隙结构参数
[0043][0044]脱硝活性测试：模拟烟气(NO为4ml/min、CO为16ml/min、O2为60ml/min、平衡气体 为N2，气体总流量为1000ml/min)混合送入固定床反应器中，在催化剂作用下，CO将NO还 原成N2；反应后的气体经过石灰石溶液吸收未反应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂，其特征在于：包括经空气热氧化法活化的椰壳活性炭载体和活性组分，其中活性组分为Cu2O、CuO、FeO和Fe2O3，以椰壳活性炭的质量为100％计，活性组分中Cu元素占2-10％，Fe元素占1-5％。2.权利要求1所述低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂，其特征在于：椰壳活性炭载体的粒径为20～40目。3.权利要求1或2所述低温CO-SCR脱硝Cu-Fe/AC催化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)将椰壳活性炭加入到去离子水中超声震荡处理1-2h，固液分离，固体真空干燥得到预处理椰壳活性炭；(2)将步骤(1)预处理椰壳活性炭进行空气热氧化法活化得到活化AC载体；(3)将步骤(2)活化AC载体加入到硝酸铜和硝酸铁的混合浸渍液中，在温度为60-80℃下超声浸...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄帮福，汪德富，施哲，张桂芳，李露，代蒙，杨征宇，文桢晶，李婉君，周晓雷，阴树标，漆鑫，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：