专利名称：用于脱除NOx的稀土改性凹凸棒石催化剂的制备方法
技术领域：
本发明属于凹凸棒石催化剂的制备技术领域，具体涉及一种用于脱除NOx的稀土改性凹凸棒石催化剂的制备方法。
背景技术：
氮氧化物(NOx)是由氮、氧两种元素组成的化合物，它不仅是酸雨形成的主要原因，而且可与碳氢化物等反应形成光化学烟雾，是主要大气污染物之一。氮氧化物主要来自燃煤烟气(固定源)以及汽车尾气(移动源)。随着工业燃煤量增大和汽车保有量增加，其排放到大气中的NOx含量也随之大量增加。因此，由NOx引起的环境污染也越来越受到人们的 重视。NOx的水溶性和反应活性较差，治理较困难，技术要求高。常用的NOx脱除方法包括选择性催化还原法、选择性非催化还原法、电子束照射法、活性焦吸附法、尿素法、氨法和钴氨溶液脱除法等。NOx选择性催化还原(SCR)技术是指在催化剂存在下使还原剂优先与废气中的NOx反应并使其还原为N2的催化过程。目前，用NH3作还原剂，在TiO2-V2O5-WO3催化剂作用下选择性催化还原废气中的NOx使之生成N2,该方法在国外已经成功应用于治理固定源污染如硝酸厂尾气、发电厂烟道气、重油锅炉废气等；对于流动污染源如汽车等的尾气治理目前成熟的催化剂是以堇青石(2Mg0 · 2A1203 · 5Si02)蜂窝陶瓷为载体，用Al2O3和CeO2为涂层，并用贵金属为活性组分，可同时脱除CO、HC及NOx的三效催化剂。近年来迅速发展的低温等离子体催化(non-thermal plasma catalysis)技术是治理低浓度废气的有效方法之一，并得到深入研究和发展。国内外有关研究表明低温等离子体协同催化作用相比单个作用时能有效增强氮氧化物脱除效率。Stefan Broer等人在100 250°C下以氨为还原剂，采用介质阻挡放电产生低温等离子体，并和V205-W03/Ti02催化剂作用于模拟机动车尾气(含82%N2、13%02、5%H20、500mg/m3N0x和500mg/m3NH3)，在低于140°C时不经过等离子体处理N0x几乎没有脱除；当在催化转化前附加介质阻挡放电时约有70%的NOx被还原，此时温度低于100°C ；N0和NO2在催化反应中共存，加强了催化反应的选择性。天津大学刘昌俊等人通过X射线光谱证明了交流介质阻挡放电等离子体能在沸石微孔内引发催化反应，等离子体不仅能降低催化剂表面活化能，而且还诱导表面催化反应。虽然低温等离子体协同催化脱除NOx的催化剂种类很多，但大多采用贵重金属催化剂，并且需要还原剂，因而导致NOx的脱除成本较高，同时NOx的脱除效率也有待进一步提高。因此，随着NOx污染的不断加剧，如何制取低温活性较强、吸附效果好、催化效率高、反应快、气阻小、操作简单以及运行费用低的催化剂，是一个亟待解决的、同时具有十分重要的现实意义的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于脱除NOx的稀土改性凹凸棒石催化剂的制备方法。本发明采用酸洗凹凸棒石为催化剂载体，并用稀土元素铈以及铜氧化物改性制备一种新型的脱除氮氧化物的催化剂，由本发明制得的催化剂具有低温活性较强、吸附效果好，催化效率高、反应快、气阻小、操作简单以及运行费用低等优点。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案一种用于脱除NOx的稀土改性凹凸棒石催化剂的制备方法，其包括如下步骤
1)、黏土原矿提纯
将含有凹凸棒石的海泡石原矿粉加入蒸馏水中，所述海泡石原矿粉的质量单位以克计，蒸馏水的体积以毫升计，则所加入的海泡石原矿粉的质量与蒸馏水的体积比例为5:3，搅拌lOmin，静止倾倒出上层悬浮物，然后真空抽滤中间层悬浮液，所得固体滤饼在105°C下烘干研碎；
2)、酸活化
用浓度I. O 2. O mol/L的硝酸或者盐酸活化经I)步骤提存得到的固体物料，所述固体物料的质量单位以克计，硝酸或者盐酸的体积以毫升计，则所述固体物料的质量与硝酸··酸中24 72h ;酸活化后所得物料用去离子水反复洗涤至中性，过滤得到滤饼，所得滤饼在120°C温度加热干燥4h，自然冷却后研碎；
3)、改性
将步骤2)中制得的物料在室温下浸溃于硝酸铈溶液中24h，所述硝酸铈溶液中氧化铈的质量浓度为4 8% ;而后将物料在60°C水浴锅中蒸发干燥4h，并在200 260°C下焙烧6h，然后研磨至60目；如此反复浸溃、蒸发干燥、焙烧、研磨3 4次；将研磨得到的固体物料浸溃于质量浓度为2 10%的Cu(NO3)2溶液中，在60°C下蒸发干燥4h，干燥后的固体物料研碎至230 250目，再用模具压制成型，并在300 50(TC下加热活化5h，最后粉碎成设定的颗粒体积即可。本发明还可以通过以下技术措施得以进一步实现
优选的，所述步骤I)中，海泡石原矿粉的质量为200g，蒸馏水的体积为120ml。优选的，所述步骤3)中，所述与设定的颗粒体积等体积的球型颗粒的直径范围为
O.5 2. 5mmο优选的，在步骤2)中，酸活化可按表I中的数据取值。表I酸活化数据表
权利要求
1.一种用于脱除NOx的稀土改性凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤 1)、黏土原矿提纯 将含有凹凸棒石的海泡石原矿粉加入蒸馏水中，所述海泡石原矿粉的质量单位以克计，蒸馏水的体积以毫升计，则所加入的海泡石原矿粉的质量与蒸馏水的体积比例为5:3，搅拌lOmin，静止倾倒出上层悬浮物，然后真空抽滤中间层悬浮液，所得固体滤饼在105°C下烘干研碎； 2)、酸活化 用浓度I. O 2. O mol/L的硝酸或者盐酸活化经I)步骤提存得到的固体物料，所述固体物料的质量单位以克计，硝酸或者盐酸的体积以毫升计，则所述固体物料的质量与硝酸或者盐酸的体积比例范围为1:5 1:15 ;所述固体物料于20 60°C下浸泡在硝酸或者盐酸中24 72h ;酸活化后所得物料用去离子水反复洗涤至中性，过滤得到滤饼，所得滤饼在120°C温度加热干燥4h，自然冷却后研碎； 3)、改性 将步骤2)中制得的物料在室温下浸溃于硝酸铈溶液中24h，所述硝酸铈溶液中氧化铈的质量浓度为4 8% ;而后将物料在60°C水浴锅中蒸发干燥4h，并在200 260°C下焙烧6h，然后研磨至60目；如此反复浸溃、蒸发干燥、焙烧、研磨3 4次；将研磨得到的固体物料浸溃于质量浓度为2 10%的Cu(NO3)2溶液中，在60°C下蒸发干燥4h，干燥后的固体物料研碎至230 250目，再用模具压制成型，并在300 50(TC下加热活化5h，最后粉碎成设定的颗粒体积即可。
2.根据权利要求I所述的用于脱除NOx的稀土改性凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤I)中，海泡石原矿粉的质量为200g，蒸馏水的体积为120ml。
3.根据权利要求I所述的用于脱除NOx的稀土改性凹凸棒石催化剂的制备方法，其特征在于所述步骤3)中，所述与设定的颗粒体积等体积的球型颗粒的直径范围为O. 5 2.5mmο
全文摘要
本发明属于凹凸棒石催化剂的制备技术领域，具体涉及一种用于脱除NOx的稀土改性凹凸棒石催化剂的制备方法。本发明首先将含有凹凸棒石的海泡石原矿粉提存；然后用硝酸或者盐酸活化前述固体物料，酸活化后所得物料用去离子水反复洗涤至中性，过滤滤饼加热干燥并自然冷却后研碎；研碎制得的物料在室温下浸渍于含有氧化铈的硝酸铈溶液中，而后将物料反复浸渍、蒸发干燥、焙烧、研磨3～4次；再将研磨得到的固体物料浸渍于Cu(NO3)2溶液中，蒸发干燥、研碎，再用模具压制成型，活化后粉碎成设定的颗粒体积即可。由本制备方法制得的催化剂具有吸附效果好，催化效率高、反应快、气阻小、操作简单以及运行费用低等优点。
文档编号B01D53/86GK102872880SQ20121039313
公开日2013年1月16日 申请日期2012年10月17日 优先权日2012年10月17日
发明者陈明功, 万亚丽, 倪源满, 颜凌燕 申请人:安徽理工大学