本發(fā)明屬于工業(yè)廢氣處理，尤其涉及一種低溫協(xié)同脫除vocs和nox的蜂窩式催化劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、催化氧化法具有低操作溫度、低能耗、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，是最具前景的vocs脫除技術(shù)。選擇性催化還原(nh3-scr)則是目前使用最廣泛的脫硝技術(shù)。在中高溫區(qū)，較易實(shí)現(xiàn)vocs和nox的工業(yè)化協(xié)同脫除，但在低溫條件下(180-250℃)，二者的協(xié)同脫除尚不成功。因此，如何實(shí)現(xiàn)兩者的協(xié)同治理，開(kāi)發(fā)能夠在低溫條件下協(xié)同脫除vocs和nox的商用催化劑是業(yè)內(nèi)的主要研究方向。

2、用于低溫協(xié)同脫除vocs和nox的催化劑目前已有大量研究，主要分為貴金屬和非貴金屬催化劑兩大類(lèi)。在非貴金屬催化劑中，錳催化劑表面活性位點(diǎn)豐富、低溫活性高、價(jià)格低廉、同時(shí)具有良好的scr脫硝活性，極具商用潛力。專(zhuān)利cn117019216a公開(kāi)了一種協(xié)同脫除nox和vocs的催化劑及其制備方法，該方法以錳鈰為活性組分，以分子篩為載體，得到了負(fù)載型高活性的協(xié)同脫除催化劑。其存在的缺點(diǎn)是需要二次煅燒，增加了工藝流程和能耗。

3、有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是在縮短工藝流程、節(jié)能降耗的前提下，得到一種可在低溫、低氧條件下協(xié)同高效脫除工業(yè)尾氣中的vocs和nox的蜂窩式催化劑；同時(shí)實(shí)現(xiàn)制備過(guò)程的綠色、節(jié)能、降耗和短流程化。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明特采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供一種低溫協(xié)同脫除vocs和nox的蜂窩式催化劑，所述蜂窩式催化劑原輔料包括：活性組分前體物、載體組分和強(qiáng)度輔料；活性組分前體物、載體組分和強(qiáng)度輔料的質(zhì)量比為8～20:55～75:15～30；

4、所述活性組分前體物為銅、錳、鈰的酸鹽共沉淀物；

5、所述強(qiáng)度輔料為用含有硅、鈦元素涂覆液處理的玻璃纖維。

6、優(yōu)選地，所述載體組分為活性二氧化鈦。

7、本發(fā)明提供一種低溫協(xié)同脫除vocs和nox的蜂窩式催化劑的制備方法，包括以下步驟：

8、1)制備活性組分前體物：將共沉淀劑加入含有銅鹽、錳鹽、鈰鹽的混合溶液中，得到銅、錳、鈰酸鹽共沉淀物，壓濾脫液，得到活性組分前體物；

9、2)制備強(qiáng)度輔料：將玻璃纖維在含有硅、鈦元素的涂覆液中浸泡，取出，得到強(qiáng)度輔料；

10、3)制備泥料：將步驟1)得到活性組分前體物、步驟2)得到的強(qiáng)度輔料、成型助劑按順序加入載體組分中，得到泥料；

11、4)制備蜂窩式催化劑坯料：將步驟3)得到泥料，練泥后移入模具并擠出成型，得到蜂窩式催化劑坯料；

12、5)干燥和煅燒：將步驟4)得到的蜂窩式催化劑坯料陳化晾干、烘干、煅燒，得到蜂窩式催化劑。

13、優(yōu)選地，步驟1)中，共沉淀劑、混合液中銅、錳、鈰總量的摩爾比為1.05～1.2:1；

14、控制共沉淀劑的溫度為38～80℃；控制混合液反應(yīng)溫度45～80℃；共沉淀劑溶液與混合液的反應(yīng)進(jìn)行時(shí)間為0.2～1.5h；

15、控制壓濾脫液后酸鹽共沉淀物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為65％～85％；

16、優(yōu)選地，所述共沉淀劑溶液的濃度為550～620g/l，

17、優(yōu)選地，混合液中銅鹽、錳鹽、鈰鹽的總質(zhì)量分?jǐn)?shù)為200～280g/l；銅鹽、錳鹽、鈰鹽的摩爾比為1～3:1～3:4～8，

18、優(yōu)選地，所述共沉淀劑為草酸水溶液或碳酸銨鹽溶液；

19、所述混合液為銅、錳、鈰的酸鹽溶于水、乙醇、丙三醇的混合溶劑所得；

20、優(yōu)選地，所述銅、錳、鈰的酸鹽包含銅、錳、鈰的醋酸鹽和/或銅、錳、鈰的硝酸鹽；

21、優(yōu)選地，銅、錳、鈰的醋酸鹽包含：水合醋酸銅、水合三醋酸錳和水合醋酸鈰；

22、優(yōu)選地，銅、錳、鈰的硝酸鹽包含：硝酸銅、硝酸錳和硝酸鈰；

23、優(yōu)選地，所述混合溶劑中水、乙醇、丙三醇按質(zhì)量比為100:10～25:3～15。

24、優(yōu)選地，步驟2)中，浸泡0.2～1h，控制涂覆后玻璃纖維增重為5％～25％；

25、涂覆液中硅元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～12％，鈦元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7％～18％；

26、優(yōu)選地，所述涂覆液由親鈦劑、潤(rùn)濕分散劑和第一溶劑組成，其質(zhì)量配比為0.3～2:0.5～3:1；

27、優(yōu)選地，所述親鈦劑包括鈦酸酯、由含鈦酸四乙酯、鈦酸正四丙酯，鈦酸正四丁酯、四異丙氧基鈦和鈦酸異辛酯中的一種或多種混合；

28、優(yōu)選地，所述潤(rùn)濕分散劑包括烷氧基硅烷，由十八烷基三甲氧基硅烷、正辛基三乙氧基硅烷、正己基三乙氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁氧基硅烷和甲基硅烷中的一種或多種混合；

29、優(yōu)選地，所述第一溶劑為丙三醇或含有丙三醇的非水溶劑。

30、優(yōu)選地，步驟3)中，所述活性組分前體物、載體組分、強(qiáng)度輔料和成型助劑的質(zhì)量比為8～20:55～75:15～30:4～10；

31、優(yōu)選地，所述成型助劑包含ph調(diào)節(jié)劑、潤(rùn)滑劑、造孔劑、第二溶劑；

32、優(yōu)選地，所述ph調(diào)節(jié)劑包括氫氧化鈉、氨水或液氨中一種，ph值在8～12；

33、優(yōu)選地，所述潤(rùn)滑劑為環(huán)氧油酸酯或鄰苯二甲酸酯，潤(rùn)滑劑的添加量為載體組分質(zhì)量的0.1％～0.4％；

34、優(yōu)選地，所述造孔劑為生物質(zhì)纖維粉，造孔劑添加量為載體組分質(zhì)量的1％～3％；

35、優(yōu)選地，所述第二溶劑為丙三醇和水按質(zhì)量比0.5～3:1混合的液體。

36、優(yōu)選地，步驟5)中，陳化晾干：將蜂窩式催化劑坯料在45～60℃環(huán)境下放置24～72h，控制相對(duì)濕度在85％～95％；

37、烘干溫度為105～130℃，烘干時(shí)間保持3～24h；

38、煅燒溫度為350～480℃，煅燒時(shí)間保持1～6h，升溫速率1～10℃/min。

39、本發(fā)明的有益效果：

40、1)本發(fā)明所用活性組分前體物無(wú)需烘干煅燒等操作，可直接進(jìn)入后續(xù)混料成型工段，縮短簡(jiǎn)化了制備流程。

41、2)本發(fā)明以銅、錳為主催化組分，以高含量的鈰為催化助劑，提高了催化劑的儲(chǔ)氧和遷移氧能力。所得蜂窩式催化劑活性溫度窗口寬，尤其是在低溫、低氧條件下有更好的應(yīng)用前景。

42、3)本發(fā)明以表面特殊處理后的玻璃纖維作為強(qiáng)度輔料，大幅提高了所得催化劑的機(jī)械強(qiáng)度。此外硅元素的引入提高了蜂窩式催化劑的抗硫酸銨鹽沉積性能。

43、4)本發(fā)明所用原輔料廉價(jià)易得、操作簡(jiǎn)便、反應(yīng)條件溫和可控、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化，有良好的商用價(jià)值和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

技術(shù)特征：

1.一種低溫協(xié)同脫除vocs和nox的蜂窩式催化劑，其特征在于，所述蜂窩式催化劑原輔料包括：活性組分前體物、載體組分和強(qiáng)度輔料；活性組分前體物、載體組分和強(qiáng)度輔料的質(zhì)量比為8～20:55～75:15～30；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蜂窩式催化劑，其特征在于，所述載體組分為活性二氧化鈦。

3.一種低溫協(xié)同脫除vocs和nox的蜂窩式催化劑的制備方法，包括以下步驟：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟1)中，共沉淀劑、混合液中銅、錳、鈰總量的摩爾比為1.05～1.2:1；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述共沉淀劑為草酸水溶液或碳酸銨鹽溶液；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟2)中，浸泡0.2～1h，控制涂覆后玻璃纖維增重為5％～25％；

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟3)中，所述活性組分前體物、載體組分、強(qiáng)度輔料和成型助劑的質(zhì)量比為8～20:55～75:15～30:4～10；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟5)中，陳化晾干：將蜂窩式催化劑坯料在45～60℃環(huán)境下放置24～72h，控制相對(duì)濕度在85％～95％；

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于工業(yè)廢氣處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種低溫協(xié)同脫除VOCs和NOx的蜂窩式催化劑及其制備方法。所述蜂窩式催化劑原輔料包括：活性組分前體物、載體組分和強(qiáng)度輔料；活性組分前體物、載體組分和強(qiáng)度輔料的質(zhì)量比為8～20:55～75:15～30；所述活性組分前體物為銅、錳、鈰的酸鹽共沉淀物；所述強(qiáng)度輔料為用含有硅、鈦元素涂覆液處理的玻璃纖維。本發(fā)明得到一種可在低溫、低氧條件下協(xié)同高效脫除工業(yè)尾氣中的VOCs和NOx的蜂窩式催化劑；同時(shí)實(shí)現(xiàn)制備過(guò)程的綠色、節(jié)能、降耗和短流程化。

技術(shù)研發(fā)人員：黃張根,侯亞芹,曾澤泉,侯啟雄
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6