【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及氮氧化物控制、固废回收利用及催化，具体涉及一种赤泥基脱硝催化剂及其制备方法和应用。
技术介绍
1、氮氧化物是造成大气污染的主要污染源之一，其主要来源于燃烧过程，尤其是化石燃料的燃烧，如车辆发动机排放、发电厂排放、工业锅炉和其他高温燃烧设备。控制氮氧化物排放是改善空气质量和减少环境影响的重要措施，常用的方法包括提高燃烧效率、使用催化还原技术（如scr催化剂）以及发展清洁能源技术等。
2、nh3-scr是一种广泛用于减少氮氧化物排放的技术，该技术主要应用于电厂、工业锅炉和机动车辆的尾气处理等领域，其原理是氨气在合适的温度条件下和催化剂环境中与氮氧化物（主要是no、no2）反应，将其还原为氮气。该技术的脱硝效果主要取决于脱硝催化剂的性能，钒基催化剂（v2o5-wo3/tio2）是目前广泛使用的主流脱硝催化剂，它可以在300-400 °c的温度范围内高效工作，抗硫和抗水性能较好，广泛应用于电厂和大型工业锅炉中。但钒基催化剂的高温稳定性较差，容易发生钒的挥发，在高温下容易失活，导致脱硝效果下降。此外，v2o5具有生物毒性，可能对环境和健康造成影响。因此，开发新型脱硝催化剂具有重要意义。
3、赤泥是氧化铝工业生产过程中产生的固体废弃物，主要成分包括氧化铁、氧化铝、二氧化硅和一些其他金属氧化物。由于赤泥具有丰富的金属氧化物成分，以及较大的比表面积和良好的吸附性能。赤泥中通常含有大量的氧化铁，这是一种有效的活性组分，能够参与氮氧化物的还原反应，氧化铁基催化剂在低温和中温条件下表现出较好的脱硝活性。近年来，有
技术实现思路
1、针对上述现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种赤泥基脱硝催化剂及其制备方法和应用，以赤泥和生物炭为原料制备脱硝催化剂，制备方法简单，且其能够在较宽的温度范围内保持较高的脱硝效果。
2、本专利技术通过以下技术方案实现：
3、本专利技术提供一种赤泥基脱硝催化剂的制备方法，包括以下步骤：
4、（1）将拜耳法赤泥粉末与硝酸搅拌混合，然后固液分离，所得固体经洗涤、干燥，得到酸化赤泥；
5、（2）将生物炭与硝酸搅拌混合，然后固液分离，所得固体经洗涤、干燥，得到酸化生物炭；
6、（3）将所述酸化赤泥和酸化生物炭研磨混合；在惰性气氛环境下，将所得混合物以2-5℃的速率升温至400-500 ℃，在400-500 ℃焙烧2-5 h，得到所述催化剂。
7、优选的，步骤（1）中，搅拌转速为600-800 r/min。
8、优选的，步骤（2）中，搅拌转速为500-600 r/min。
9、优选的，步骤（2）中，所述生物炭为巴旦木壳生物炭、椰壳生物炭、杏壳生物炭和核桃壳生物炭中的至少一种。
10、优选的，步骤（2）中，酸化生物炭的粒度为40-60目。
11、优选的，步骤（3）中，酸化赤泥和酸化生物炭的质量比为（5-7）:（3-5）。
12、优选的，步骤（3）中，所述惰性气氛为氮气、氦气或氩气。
13、优选的，步骤（3）中，焙烧结束后研磨过筛至60-80目，得到所述催化剂。
14、本专利技术还提供一种采用如上所述的制备方法得到的赤泥基脱硝催化剂。
15、本专利技术还提供所述的赤泥基脱硝催化剂在催化脱硝中的应用。
16、与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
17、本专利技术采用拜耳法赤泥和生物炭作为主要成分，通过酸化、研磨混合、焙烧制备了所述催化剂。本专利技术采用研磨混合的方式将拜耳法赤泥和生物炭进行混合，相对于超声分散的方式，能更好的保留赤泥中的金属氧化物（如氧化铁）等成分，避免超声分散将赤泥的金属氧化物脱出，从而提供材料的催化活性。本专利技术限定了赤泥和生物炭混合物焙烧时的温度、升温速率和时间，在本专利技术温度、升温速率和时间下，能促进赤泥组分的晶相转变使催化剂形成较高的结晶度，有助于保证温度均匀分布，避免因局部过热导致的结构不均匀，避免温度过高（＞500℃）或过低（＜400℃）可能导致催化剂的过度烧结或相变不足的问题。与烧结发法赤泥相比，拜耳法赤泥含有较少的杂质，颗粒较小且分布均匀，能提供更大的比表面积，有利于反应物的吸附和反应，化学成分更为多样，能够为催化剂提供更多的活性组分。生物炭表面含有丰富的官能团（如羧基、羟基、酚羟基等）能够为催化剂提供活性位点，并改善催化剂的分散性。生物炭的孔结构可以与赤泥的颗粒形成互补，提高催化剂的整体比表面积，促进反应气体的扩散和吸附，从而增加氮氧化物与催化剂活性位点的接触机会。赤泥中含有的氧化铝等成分具有较好的热稳定性，能够在高温条件下保持催化剂的结构完整性，生物炭的加入可能进一步提高催化剂的抗烧结能力，延长其使用寿命。因此，酸化赤泥和酸化生物炭之间的协同效应不仅改善了催化剂的孔隙结构，使其具有良好的脱硝效果，在空速23000 h-1，250~400℃范围内，no转化率超过90%。本专利技术的制备方法简单，原料成本低廉，避免了负载金属的繁琐过程，可有效降低环境污染。赤泥和生物炭的资源化利用不仅有利于环境保护，也能降低脱硝催化剂的生产成本。因此，本专利技术催化剂在氮氧化物控制领域具有良好的应用前景。
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1.一种赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，搅拌转速为600-800 r/min。
3.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，搅拌转速为500-600 r/min。
4.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述生物炭为巴旦木壳生物炭、椰壳生物炭、杏壳生物炭和核桃壳生物炭中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，酸化生物炭的粒度为40-60目。
6.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，酸化赤泥和酸化生物炭的质量比为（5-7）:（3-5）。
7.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述惰性气氛为氮气、氦气或氩气。
8.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，焙烧结束后研磨过
9.一种权利要求1-8任一项所述的制备方法得到的赤泥基脱硝催化剂。
10.权利要求9所述的赤泥基脱硝催化剂在催化脱硝中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，搅拌转速为600-800 r/min。
3.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，搅拌转速为500-600 r/min。
4.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，所述生物炭为巴旦木壳生物炭、椰壳生物炭、杏壳生物炭和核桃壳生物炭中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的赤泥基脱硝催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中，酸化生...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈振兴，宋博，彭勤，周桂灵，樊灏，杨佳尔，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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