本發(fā)明涉及一種錳基中低溫SCR整體式催化劑及其制備方法，適用于環(huán)境污染物NO的選擇性催化還原，屬于工業(yè)脫硝技術(shù)領(lǐng)域。。
背景技術(shù)：
我國(guó)目前是世界上最大的煤炭消費(fèi)國(guó)，受限于國(guó)內(nèi)能源資源的現(xiàn)狀（煤炭多，汽油少），使得我國(guó)對(duì)煤炭的依存度較高，以煤為主的能源結(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以改變，而且由于煤質(zhì)差，燃煤技術(shù)存在的缺陷，我國(guó)的能源利用效率較低，帶來(lái)以煙塵，二氧化硫（SO2），氮氧化物（NOx），碳氧化物（COx）為主要特征的煙煤型大氣污染。NOx作為一種重要的大氣污染，其對(duì)環(huán)境及人類(lèi)健康所帶來(lái)的危害一直受到人們的重視。NOx排放總量居高不下，成為導(dǎo)致我國(guó)酸沉降，灰霾等一系列環(huán)境問(wèn)題的重要根源。
燃燒產(chǎn)生的NOx的污染控制方法中煙氣脫硝技術(shù)已成為發(fā)展趨勢(shì)，其中選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)（SCR）被公認(rèn)為煙氣脫硝最為成熟的主流技術(shù)，以氨等作為還原氣體的SCR催化技術(shù)具有較好的脫硝效率。
SCR技術(shù)中，催化劑可在高溫（300-450℃）及中低溫（120-300℃或者更低）條件下進(jìn)行，各種催化劑具有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，需根據(jù)實(shí)際工況來(lái)選擇。高溫催化劑由于所需的反應(yīng)溫度較高，必須將SCR裝置置于脫硫除塵之前，避免重復(fù)加熱煙氣，由此產(chǎn)生的問(wèn)題是在煙氣中二氧化硫和粉塵濃度較高的情況下，會(huì)產(chǎn)生不同程度的催化劑失活現(xiàn)象，大大縮短催化劑的壽命。若為了延長(zhǎng)催化劑的壽命而把SCR置于脫硫除塵裝置之后，就必須對(duì)煙氣進(jìn)行重復(fù)加熱，大大增加了脫硝成本。因此，開(kāi)發(fā)中低溫SCR催化劑和工藝十分必要。
研究表明，錳的氧化物在NH3-SCR反應(yīng)系統(tǒng)有較高的活性，是一個(gè)值得研究的體系。本發(fā)明中，將錳的氧化物負(fù)載到分子篩載體上，有效的提高了活性組分氧化錳在載體上的均勻分布，同時(shí)進(jìn)一步提高了氧化錳活性位的數(shù)量，從而提高催化劑的脫硝效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種操作簡(jiǎn)單、活性位分布均勻、脫硝效率高、反應(yīng)溫度低的SCR催化劑及其制備方法和應(yīng)用。
本發(fā)明的目的可通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)，
一種錳基中低溫SCR整體式催化劑的制備方法，其特征在于，該催化劑的活性組分為氧化錳，載體為分子篩，所述的分子篩為13x分子篩、5A分子篩、氧化鋁分子篩中的一種，具體包括如下步驟：
將硝酸錳溶液置于去離子水中，加入分子篩，超聲1-4h，然后緩慢滴加濃氨水，調(diào)節(jié)pH至10-12，繼續(xù)超聲1-4h后抽濾，50-100℃烘箱干燥，然后在200-500℃馬弗爐中焙燒2-8h，得到整體式催化劑。
所述的氧化錳在催化劑中的質(zhì)量百分比為2-20%，其余為分子篩。
一種錳基中低溫SCR整體式催化劑，其特征在于，根據(jù)上述所述方法制備得到。
一種錳基中低溫SCR整體式催化劑在一氧化氮選擇性催化還原反應(yīng)中的應(yīng)用，其特征在于，具體反應(yīng)條件如下：反應(yīng)溫度20-300℃，氣體總流量500 mL/min，反應(yīng)氣組成為100-500 ppm一氧化氮，100-500 ppm氨氣，3-10%氧氣，其余為氮?dú)狻?/p>
上述技術(shù)方法將硝酸錳通過(guò)超聲均勻分布到分子篩表面或孔道中，再通過(guò)沉淀法使氧化錳負(fù)載到分子篩中，有效的提高了活性組分氧化錳的均勻分布，同時(shí)進(jìn)一步提高了氧化錳活性位的數(shù)量，從而提高了催化劑的脫硝效率。該催化劑成本低廉，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單快捷，可大規(guī)模生產(chǎn)。該催化劑為150~250℃范圍內(nèi)脫硝率達(dá)到80%以上，且具有較長(zhǎng)的使用壽命。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明：本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。
實(shí)施例1
將10.83克50%硝酸錳溶液置于200毫升去離子水中，加入50克13x分子篩，超聲1小時(shí)，然后緩慢滴加濃氨水，調(diào)節(jié)pH值至10-11，繼續(xù)超聲2小時(shí)后抽濾，100℃烘箱干燥，然后在300℃馬弗爐中焙燒4小時(shí)。
實(shí)施例2
與實(shí)施例1相比，不同的是將13x分子篩改成5A分子篩，其他操作條件與實(shí)施例1相同。
實(shí)施例3
與實(shí)施例1相比，不同的是將13x分子篩改成氧化鋁分子篩小球，其他操作條件與實(shí)施例1相同。
測(cè)試?yán)?/p>
各取新鮮制得的催化劑分別裝在石英反應(yīng)管中。測(cè)試溫度從20-250℃，在100-250℃之間，每隔25℃取一個(gè)測(cè)試點(diǎn)，在每個(gè)測(cè)試點(diǎn)各保持10分鐘。測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 催化劑脫硝率數(shù)