具有疏水膜的scr脫硝催化劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及煙氣處理用SCR催化劑技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及表面具有疏水膜的SCR脫 硝催化劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國受煤炭資源和燃料供應(yīng)政策的制約，燃料供應(yīng)呈現(xiàn)出復(fù)雜性和多樣性的特 點(diǎn)。目前，我國的能源結(jié)構(gòu)以煤炭為主，燃煤造成的氮氧化物污染是不可忽視的環(huán)境問題， 氮氧化物對(duì)人體健康和環(huán)境都有很大的危害。氮氧化物的控制是國家經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展和環(huán) 境保護(hù)的緊迫可觀要求，選擇性催化還原反應(yīng)（SCR)技術(shù)是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣的一種脫 硝技術(shù)。在SCR工藝系統(tǒng)中，催化劑是重要的組成部分，它的性能直接影響到SCR系統(tǒng)的整 體脫硝效果，催化劑也是整個(gè)工藝設(shè)備中成本最高的一部分。
[0003] SCR催化劑在運(yùn)行時(shí)，煙氣或反應(yīng)氣中含有一定比例的H2O,在運(yùn)行過程中極易與 煙氣中的粉塵、無機(jī)鹽類等物質(zhì)相互作用并粘附在催化劑表面，嚴(yán)重影響催化劑性能，導(dǎo)致 使用周期短。待催化劑的脫硝效率不能滿足環(huán)境要求時(shí)，則需更換催化劑，而更換催化劑的 成本非常昂貴，約占 SCR系統(tǒng)整體費(fèi)用的50%。因此，為了降低成本，一般采取對(duì)活性下降 或失活的SCR催化劑進(jìn)行再生處理，既可以大大降低SCR系統(tǒng)的運(yùn)行成本（催化劑再生費(fèi) 用約為整體更換費(fèi)用的20?30% )，還可以節(jié)省廢棄催化劑的處理費(fèi)用。
[0004] SCR催化劑的再生處理一般采用水系清洗液進(jìn)行水洗再生處理。然而蜂窩催化劑 在清洗液中浸泡會(huì)導(dǎo)致催化劑機(jī)械強(qiáng)度急劇降低，這是目前脫硝行業(yè)中SCR催化劑在再生 過程中的技術(shù)瓶頸之一。因此，亟需研發(fā)出一種即能夠延長(zhǎng)使用周期，又能夠在再生過程中 保證機(jī)械強(qiáng)度的SCR催化劑，解決現(xiàn)有的SCR催化劑受煙氣中水氣的影響導(dǎo)致性能下降快， 使用周期變短；以及水洗再生過程中機(jī)械強(qiáng)度急劇降低的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷和問題，本發(fā)明的目的是提供具有疏水膜的SCR脫硝催 化劑及其制備方法。解決現(xiàn)有的SCR催化劑受煙氣中水氣的影響導(dǎo)致性能下降快，使用周 期變短；以及水洗再生過程中機(jī)械強(qiáng)度急劇降低的技術(shù)問題。
[0006] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：
[0007] 具有疏水膜的SCR脫硝催化劑，包括SCR脫硝催化劑和疏水膜，所述疏水膜鋪覆在 所述SCR脫硝催化劑的參與脫硝反應(yīng)的表面上。
[0008] 進(jìn)一步地，所述疏水膜采用具有微孔結(jié)構(gòu)的疏水膜。提高煙氣與SCR脫硝催化劑 的反應(yīng)表面的接觸面積。
[0009] 進(jìn)一步地，所述疏水膜為聚硅氧烷疏水膜等。
[0010] 進(jìn)一步地，采用提拉-浸漬方法，將疏水膜溶液鋪覆在SCR脫硝催化劑的參與脫硝 反應(yīng)的表面上。也可以采用涂抹等操作方式將疏水膜溶液鋪覆在SCR脫硝催化劑的參與脫 硝反應(yīng)的表面上。
[0011] 具體地，所述SCR脫硝催化劑的參與脫硝反應(yīng)的表面包括所有參與脫硝反應(yīng)的表 面。如，當(dāng)SCR脫硝催化劑為蜂窩狀SCR脫硝催化劑，其外表面、蜂窩孔道的內(nèi)壁以及催化 劑顆粒的表面均為參與脫硝反應(yīng)的表面。
[0012] 本發(fā)明的具有疏水膜的SCR脫硝催化劑的制備方法，是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的：
[0013] 步驟一、制備疏水膜溶液；
[0014] 步驟二、采用提拉-浸漬方法，將SCR脫硝催化劑在疏水膜溶液中浸漬提拉，在脫 硝反應(yīng)的表面得到疏水膜，得到具有疏水膜的SCR脫硝催化劑。
[0015] 進(jìn)一步地，步驟一中，所述疏水膜溶液采用能夠形成具有微孔結(jié)構(gòu)的疏水膜的溶 液。
[0016] 具體地，步驟一中，所述疏水膜溶液采用聚娃氧燒疏水膜溶液。
[0017] 進(jìn)一步地，所述聚硅氧烷疏水膜溶液的制備方法如下：
[0018] a、稱取甲基三乙氧基硅烷、乙醇、酸溶液和堿溶液；控制甲基三乙氧基硅烷和乙醇 的體積比為1 : 4?5,甲基三乙氧基硅烷的體積與酸的物質(zhì)的量的比例為20mL : 0.01? 0. lmmol，甲基三乙氧基硅烷的體積與堿的物質(zhì)的量的比例為20mL : 0. 05?20mmol ;
[0019] b、將甲基三乙氧基硅烷和乙醇混合，攪拌均勻；然后滴加酸溶液，滴加完畢后繼續(xù) 攪拌，靜置，得混合液；
[0020] C、向步驟二的混合液中滴加堿溶液，滴加完畢后，陳化，得聚硅氧烷涂層的疏水膜 溶液。
[0021] 進(jìn)一步地，步驟a中，所述酸為硫酸。
[0022] 進(jìn)一步地，步驟a中，所述酸采用弱酸。具體地，可以采用草酸。
[0023] 進(jìn)一步地，步驟a中，所述堿采用弱堿。具體地，可以采用氨水。
[0024] 進(jìn)一步地，步驟a中，甲基三乙氧基硅烷的體積與酸的物質(zhì)的量的比例為20mL : 0. 02 ?0. 05mmoL·
[0025] 進(jìn)一步地，步驟a中，甲基三乙氧基硅烷的體積與堿的物質(zhì)的量的比例為20mL : 10 ?15mmol 〇
[0026] 本發(fā)明的具有疏水膜的SCR脫硝催化劑，在SCR脫硝催化劑的反應(yīng)表面上鋪覆疏 水膜，使得SCR脫硝催化劑的反應(yīng)表面具有良好的疏水性，與水的接觸角最高達(dá)到138°， 提高了 SCR蜂窩催化劑的耐水性。同時(shí)在SCR催化劑的使用范圍內(nèi)，保證脫硝反應(yīng)的還原 效率達(dá)到95%以上。另外，本發(fā)明的具有疏水膜的SCR脫硝催化劑的機(jī)械性能也有所提高， 其抗壓強(qiáng)度提高了 45 %以上。
[0027] 因此，在煙氣處理過程中，SCR脫硝催化劑表面的疏水層增加 H2O在催化劑表面的 接觸角，抑制煙氣中的粉塵及反應(yīng)中生成的NH4HSO 4在催化劑表面的聚集和附著，相對(duì)延長(zhǎng) 了 SCR脫硝催化劑的使用周期。同時(shí)抑制水洗再生過程中H2O對(duì)催化劑的過度浸泡，將水 洗再生過程對(duì)SCR脫硝催化劑機(jī)械強(qiáng)度的損壞降到最低，而且對(duì)脫硝反應(yīng)的還原效率的影 響也很小，仍能達(dá)到94%以上，仍能滿足煙氣處理的要求，從而提高SCR催化劑的性能和壽 命。而且，疏水膜在SCR脫硝催化劑的反應(yīng)表面鋪覆均勻。
【附圖說明】
[0028] 為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可 以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0029] 圖1是本發(fā)明的具有疏水膜的SCR脫硝催化劑的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，為了清楚表示 疏水膜，將疏水膜進(jìn)行填充圖案處理。
[0030] 圖2是圖1中A處的放大圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然， 所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施 例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于 本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0032] 結(jié)合圖1和圖2,說明本發(fā)明的具有疏水膜的SCR脫硝催化劑，包括SCR脫硝催化 劑1和疏水膜2,所述疏水膜鋪覆在所述SCR脫硝催化劑的反應(yīng)表面上。具體地，圖1為蜂 窩狀成型SCR脫硝催化劑，在成型SCR脫硝催化劑的參與脫硝反應(yīng)的方形蜂窩孔道11的內(nèi) 壁以及外表面上鋪覆疏水膜2。進(jìn)一步地，在催化劑顆粒的微觀表面也會(huì)有疏水膜，圖1中 未表不出來。
[0033] SCR脫硝催化劑為波紋板式時(shí)，在波紋板式SCR脫硝催化劑的參與脫硝反應(yīng)的表 面上均鋪覆疏水膜2。進(jìn)一步地，在催化劑顆粒的微觀表面也會(huì)有疏水膜。
[0034] 實(shí)施例1
[0035] 具有疏水膜的SCR脫硝催化劑，采用提拉-浸漬方法，將聚硅氧烷疏水膜溶液鋪覆 在蜂窩狀SCR脫硝催化劑的反應(yīng)表面上，在蜂窩狀SCR脫硝催化劑的反應(yīng)表面上鋪覆聚硅 氧烷疏水膜。
[0036] 本實(shí)施例1的具有疏水膜的SCR脫硝催化劑的制備方法如下：
[0037] 步驟一：制備聚硅氧烷疏水膜溶液：a、稱取甲基三乙氧基硅烷、乙醇、草酸和氨 水；控制甲基三乙氧基硅烷和乙醇的體積比為1 : 4. 5,甲基三乙氧基硅烷的體積與草酸的 物質(zhì)的量的比例為20mL : 0. 05mmol，甲基三乙氧基硅烷的體積與氨水的物質(zhì)的量的比例 為20mL : 0. Immol山、將甲基三乙氧基硅烷和乙醇混合攪拌1小時(shí)，攪拌均勻后，再滴加草 酸，繼續(xù)攪拌4小時(shí)，靜置48小時(shí)，得混合液；c、向混合液中滴加氨水，滴加完畢后，陳化72 小時(shí)，得聚硅氧烷涂層的疏水膜溶液。其中草酸和氨水均以溶液形式加入。
[0038] 步驟二、采用提拉-浸漬方法，將蜂窩狀SCR脫硝催化劑在聚硅氧烷疏水膜溶液中 浸漬提拉，在反應(yīng)表面得到疏水膜，得到具有疏水膜的SCR脫硝催化劑。
[0039] 實(shí)施例2
[0040] 具有疏水膜的SCR脫硝催化劑，采用提拉-浸漬方法，將聚硅氧烷疏水膜溶液鋪覆 在蜂窩狀SCR脫硝催化劑的反應(yīng)表面上，在蜂窩狀SCR脫硝催化劑的反應(yīng)表面上鋪覆聚硅 氧烷疏水膜。
[0041] 本實(shí)施例2