1.本发明涉及烟气净化技术领域，具体而言，涉及一种低成本脱硝催化剂浆料及其制备方法与应用。
背景技术：2.除尘脱硝一体化材料是一种多孔陶瓷材料与纳米脱硝催化剂高效复合形成的功能性材料，其将多孔陶瓷材料的过滤原理与选择性催化剂还原脱硝机理相结合，可同时实现除尘和脱硝功能，可广泛应用于高温烟气净化，有利于工业烟气处理设备的简约化和公司过程的集约化。
3.目前，多孔陶瓷材料负载脱硝催化剂的主要方法有溶胶-凝胶法、共沉淀法、浸渍法等，在多孔陶瓷材料孔道内部或表面负载脱硝催化剂后，经热处理得到除尘脱硝一体化材料。然而，相较于浸渍法，溶胶-凝胶法和共沉淀法存在制备工艺复杂、生产周期较长、成本较高等问题，浸渍法成为主流的制备工艺。浸渍法通常采用将脱硝催化剂浆料涂覆在多孔陶瓷材料孔道内部或表面的方式实现脱硝催化剂在多孔陶瓷材料孔道内部或表面的负载，然而，用于浸渍法的脱硝催化剂浆料目前并不成熟，普遍存在分散性差、悬浮性差、浸润性差等问题，极大制约了除尘脱硝一体化材料的推广应用；另外脱硝催化剂浆料制备过程中需要通过喷雾干燥或捏合后依次进行热处理与球磨制备催化剂前驱体，混合多种添加剂后再经研磨得到催化剂浆料，制备过程复杂、周期较长、批量生产成本较高。
技术实现要素：4.为解决上述问题，本发明提供了一种低成本脱硝催化剂浆料及其制备方法与应用，该制备方法工艺简单、周期短、操作安全、成本较低、可规模化生产，制备得到的脱硝催化剂浆料中颗粒晶粒小，分散性、悬浮性及浸润性较高，可适合涂覆孔道孔径为2μm以上的多孔材料，并且涂覆时不易堵塞多孔材料孔道。
5.一方面，本发明提供了一种低成本脱硝催化剂浆料的制备方法，包括以下步骤：制备脱硝催化剂前驱体，所述脱硝催化剂前驱体由钨源、钒源、钼源、钛源、硅溶胶、氨水、有机表面活性剂、无机胶体、水混合而成；对所述脱硝催化剂前驱体进行砂磨或球磨，得到所述低成本脱硝催化剂浆料。
6.在本发明的一些实施方式中，按重量份数计，所述脱硝催化剂前驱体由6-12份钨源、10-15份钒源、6-12份钼源、60-85份钛源、3-6份硅溶胶、15-20份氨水、5-10份有机表面活性剂、0.5-1份无机胶体、60-90份水混合而成。
7.在本发明的一些实施方式中，所述钨源为偏钨酸铵，所述钒源为偏钒酸铵，所述钼源为钼酸铵，所述钛源为偏钛酸和/或钛白粉。所述偏钨酸铵、偏钒酸铵、钼酸铵、偏钛酸、钛白粉的纯度优选在98％以上。
8.在本发明的一些实施方式中，所述硅溶胶为碱性硅溶胶，硅溶胶中的硅含量为30-40wt％。
9.在本发明的一些实施方式中，所述有机表面活性剂为二乙胺或炔二醇或聚丙烯酸胺。
10.在本发明的一些实施方式中，所述无机胶体为膨润土或硅酸镁铝。
11.在本发明的一些实施方式中，对所述脱硝催化剂前驱体进行砂磨时，砂磨30-60min；对所述脱硝催化剂前驱体进行球磨时，球磨6-10h。
12.在本发明的一些实施方式中，对所述脱硝催化剂前驱体进行砂磨或球磨后，加入5-10重量份的有机表面活性剂，搅拌均匀后得到所述低成本脱硝催化剂浆料。
13.另一方面，本发明还提供了一种低成本脱硝催化剂浆料，所述低成本脱硝催化剂浆料根据上述任一项所述的制备方法制备。
14.再一方面，本发明还提供了上述低成本脱硝催化剂浆料的应用，将所述低成本脱硝催化剂浆料涂覆在孔道孔径为2μm以上的多孔材料孔道内部，得到除尘脱硝一体化材料。
15.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
16.(1)本发明制备方法以钨源、钒源、钼源、钛源、硅溶胶、氨水、有机表面活性剂、无机胶体、水为原料，采用砂磨或球磨工艺，制备得到脱硝催化剂浆料。相较于传统的“喷雾干燥或捏合后依次进行热处理与球磨，混合多种添加剂后再经研磨得到催化剂浆料”，本发明仅采用砂磨或球磨工艺，制备工艺简单、周期短、操作安全、成本较低、可实现规模化生产；本发明在脱硝催化剂浆料配制过程中，采用硅溶胶增加热稳定性，采用氨水提供碱性环境，采用有机表面活性剂和无机胶体(浆料稳定剂)体系，在这两类物质的共同作用下，促使催化剂浆料中的固体颗粒分散良好，并且使得催化剂浆料在较低的粘度下具有较好的悬浮性，不容易产生沉淀，制备得到的脱硝催化剂浆料中固体颗粒晶粒小，分散性、悬浮性及浸润性高，可适用于涂覆孔道孔径为2μm以上的多孔材料，并且涂覆时不易堵塞多孔材料孔道。
17.(2)本发明制备方法将脱硝催化剂前驱体配方限定为由6-12份钨源、10-15份钒源、6-12份钼源、60-85份钛源、3-6份硅溶胶、15-20份氨水、5-10份有机表面活性剂、0.5-1份无机胶体、60-90份水混合而成，该配方配制的脱硝催化剂前驱体，更利于后续砂磨或球磨，可在保证颗粒细化的同时保证良好的分散性；另外，本发明优选在配制脱硝催化剂前驱体时添加5-10份有机表面活性剂，在砂磨或球磨后再添加5-10重量份的有机表面活性剂，分两次添加有机表面活性剂，在砂磨或球磨时有机表面活性剂添加量少，在保证分散的同时有机表面活性剂也不会发热失效，砂磨或球磨后第二次添加有机表面活性剂，进一步利于分散，避免了一次性添加时有机表面活性剂量多，在砂磨或球磨时发热引起有机表面活性剂失效，后期团聚，无法分散的问题。
18.(3)本发明选用的有机表面活性剂为二乙胺或炔二醇或聚丙烯酸胺，无机胶体为膨润土或硅酸镁铝。二乙胺或炔二醇或聚丙烯酸胺为小分子的表面活性剂，这些小分子会在脱硝催化剂浆料中的固体颗粒表面形成双电子层，在电荷的作用下，促使颗粒能够更好的分开，赋予脱硝催化剂浆料更好的分散性；膨润土或硅酸镁铝属于层片状结构，可以与水结合膨胀为悬浮稳定的胶体，不会被微生物侵蚀，长期存放不变质、不霉变，粘稠度不随温度变化；本发明所选用的表面活性剂可以快速均匀的分散在整个体系中，不会出现表面迁移，较小的分子量在快速分散的过程中不会被打散或者破坏，且在静态和动态下表面张力更低，在本发明有机表面活性剂与无机胶体的配合下，可实现对脱硝催化剂浆料粘度的调
控，即可以保证脱硝催化剂浆料的分散性，又可以提高脱硝催化剂浆料的悬浮性，降低粘度，使得制备得到的脱硝催化剂浆料更稳定。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图进行说明。
20.图1为本发明的一种实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料中颗粒粒径分布图；
21.图2为本发明另一实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料中颗粒粒径分布图；
22.图3为本发明又一实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料中颗粒粒径分布图。
具体实施方式
23.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下将结合具体实施例对本发明涉及的各个方面进行详细说明，但这些具体实施例仅用于举例说明本发明，并不对本发明的保护范围和实质内容构成任何限定。
24.本发明提供一种低成本脱硝催化剂浆料的制备方法，包括以下步骤：制备脱硝催化剂前驱体，脱硝催化剂前驱体由钨源、钒源、钼源、钛源、硅溶胶、氨水、有机表面活性剂、无机胶体、水混合而成；对脱硝催化剂前驱体进行砂磨或球磨，得到低成本脱硝催化剂浆料。
25.在本发明中，按重量份数计，脱硝催化剂前驱体由6-12份钨源、10-15份钒源、6-12份钼源、60-85份钛源、3-6份硅溶胶、15-20份氨水、5-10份有机表面活性剂、0.5-1份无机胶体、60-90份水混合而成。
26.在本发明中，钨源为偏钨酸铵，钒源为偏钒酸铵，钼源为钼酸铵，钛源为偏钛酸和/或钛白粉。优选的，偏钨酸铵、偏钒酸铵、钼酸铵、偏钛酸、钛白粉的纯度在98％以上。
27.在本发明中，硅溶胶为碱性硅溶胶，硅溶胶中的硅含量为30-40wt％。
28.在本发明中，有机表面活性剂为二乙胺或炔二醇或聚丙烯酸胺。无机胶体为膨润土或硅酸镁铝。
29.在本发明中，对脱硝催化剂前驱体进行砂磨时，砂磨30-60min；对脱硝催化剂前驱体进行球磨时，球磨6-10h。
30.在本发明中，对脱硝催化剂前驱体进行砂磨或球磨后，加入5-10重量份的有机表面活性剂，搅拌均匀后得到低成本脱硝催化剂浆料。
31.本发明还提供一种低成本脱硝催化剂浆料，其根据本发明的制备方法制备。
32.本发明还提供本发明制备的低成本脱硝催化剂浆料的应用，将本发明制备的低成本脱硝催化剂浆料涂覆在孔道孔径为2μm以上的多孔陶瓷材料孔道内部，得到除尘脱硝一体化材料。
33.实施例1：
34.本实施例提供一种低成本脱硝催化剂浆料的制备方法，包括以下步骤：
35.按重量份数计，称取6份钨源、10份钒源、6份钼源、60份钛源、3份硅溶胶、15份氨水、5份有机表面活性剂、0.5份无机胶体、60份水，倒入搅拌桶中进行混合，搅拌均匀后得到脱硝催化剂前驱体；
36.通过砂磨机对脱硝催化剂前驱体进行砂磨30-60min(优选的，研磨30min)，将研磨后的浆料倒入搅拌桶中，然后再加5重量份的有机表面活性剂，充分搅拌均匀后(优选的，搅拌10min)，得到低成本脱硝催化剂浆料。
37.在本实施例中，钨源为偏钨酸铵，钒源为偏钒酸铵，钼源为钼酸铵，钛源为偏钛酸。优选的，偏钨酸铵、偏钒酸铵、钼酸铵、偏钛酸的纯度在98％以上。
38.在本实施例中，硅溶胶为碱性硅溶胶，硅溶胶中的硅含量为30-40wt％。
39.在本实施例中，有机表面活性剂为二乙胺，无机胶体为膨润土。
40.本实施例还提供一种低成本脱硝催化剂浆料，其根据本实施例的制备方法制备。如图1所示，示出了本实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料中颗粒粒径分布，从图中可以看出，本实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料中颗粒粒径小于1μm，d50＝0.067μm。
41.本实施例还提供由本实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料的应用，将本实施例制备的低成本脱硝催化剂浆料涂覆在孔道孔径为2μm以上的多孔陶瓷材料孔道内部，得到除尘脱硝一体化材料。本实施例制备的低成本脱硝催化剂浆料颗粒晶粒小，d50仅为0.067μm，且制备的低成本脱硝催化剂浆料分散性、悬浮性及浸润性较高，可成功涂覆于孔道孔径为2μm以上的多孔材料，并且涂覆时不易堵塞多孔材料孔道，能够应用于制备除尘脱硝一体化材料。
42.实施例2：
43.本实施例提供一种低成本脱硝催化剂浆料的制备方法，包括以下步骤：
44.按重量份数计，称取8份钨源、12份钒源、8份钼源、70份钛源、5份硅溶胶、17份氨水、7份有机表面活性剂、0.7份无机胶体、80份水，混合后得到脱硝催化剂前驱体；
45.将脱硝催化剂前驱体倒入卧式球磨机中对脱硝催化剂前驱体进行球磨6-10h(优选的，研磨8h)，将研磨后的浆料倒入搅拌桶中，然后再加7重量份的有机表面活性剂，充分搅拌均匀后(优选的，搅拌10min)，得到低成本脱硝催化剂浆料。
46.在本实施例中，钨源为偏钨酸铵，钒源为偏钒酸铵，钼源为钼酸铵，钛源为钛白粉。优选的，偏钨酸铵、偏钒酸铵、钼酸铵、钛白粉的纯度在98％以上。
47.在本实施例中，硅溶胶为碱性硅溶胶，硅溶胶中的硅含量为30-40wt％。
48.在本实施例中，有机表面活性剂为炔二醇，无机胶体为硅酸镁铝。
49.本实施例还提供一种低成本脱硝催化剂浆料，其根据本实施例的制备方法制备。如图2所示，示出了本实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料中颗粒粒径分布，从图中可以看出，本实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料中颗粒粒径小于1μm，d50＝0.063μm。
50.本实施例还提供由本实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料的应用，将本实施例制备的低成本脱硝催化剂浆料涂覆在孔道孔径为2μm以上的多孔陶瓷材料孔道内部，得到除尘脱硝一体化材料。本实施例制备的低成本脱硝催化剂浆料颗粒晶粒小，d50仅为0.063μm，且制备的低成本脱硝催化剂浆料分散性、悬浮性及浸润性较高，可成功涂覆于
孔道孔径为2μm以上的多孔材料，并且涂覆时不易堵塞多孔材料孔道，能够应用于制备除尘脱硝一体化材料。
51.实施例3：
52.本实施例提供一种低成本脱硝催化剂浆料的制备方法，包括以下步骤：
53.按重量份数计，称取12份钨源、15份钒源、12份钼源、85份钛源、6份硅溶胶、20份氨水、10份有机表面活性剂、1份无机胶体、90份水，倒入搅拌桶中进行混合，搅拌均匀后得到脱硝催化剂前驱体；
54.通过砂磨机对脱硝催化剂前驱体进行砂磨30-60min(优选的，研磨60min)，将研磨后的浆料倒入搅拌桶中，然后再加10重量份的有机表面活性剂，充分搅拌均匀后(优选的，搅拌10min)，得到低成本脱硝催化剂浆料。
55.在本实施例中，钨源为偏钨酸铵，钒源为偏钒酸铵，钼源为钼酸铵，钛源为偏钛酸和钛白粉。优选的，偏钨酸铵、偏钒酸铵、钼酸铵、偏钛酸、钛白粉的纯度在98％以上。
56.在本实施例中，硅溶胶为碱性硅溶胶，硅溶胶中的硅含量为30-40wt％。
57.在本实施例中，有机表面活性剂为聚丙烯酸胺。无机胶体为膨润土。
58.本实施例还提供一种低成本脱硝催化剂浆料，其根据本实施例的制备方法制备。如图3所示，示出了本实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料中颗粒粒径分布，从图中可以看出，本实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料中颗粒粒径小于1μm，d50＝0.061μm。
59.本实施例还提供由本实施例制备方法制备的低成本脱硝催化剂浆料的应用，将本实施例制备的低成本脱硝催化剂浆料涂覆在孔道孔径为2μm以上的多孔陶瓷材料孔道内部，得到除尘脱硝一体化材料。本实施例制备的低成本脱硝催化剂浆料颗粒晶粒小，d50仅为0.061μm，且制备的低成本脱硝催化剂浆料分散性、悬浮性及浸润性较高，可成功涂覆于孔道孔径为2μm以上的多孔材料，并且涂覆时不易堵塞多孔材料孔道，能够应用于制备除尘脱硝一体化材料。
60.以上结合具体实施方式对本发明进行了说明，这些具体实施方式仅仅是示例性的，不能以此限定本发明的保护范围，本领域技术人员在不脱离本发明实质的前提下可以进行各种修改、变化或替换。因此，根据本发明所作的各种等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。
技术特征：1.一种低成本脱硝催化剂浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：制备脱硝催化剂前驱体，所述脱硝催化剂前驱体由钨源、钒源、钼源、钛源、硅溶胶、氨水、有机表面活性剂、无机胶体、水混合而成；对所述脱硝催化剂前驱体进行砂磨或球磨，得到所述低成本脱硝催化剂浆料。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述脱硝催化剂前驱体由6-12份钨源、10-15份钒源、6-12份钼源、60-85份钛源、3-6份硅溶胶、15-20份氨水、5-10份有机表面活性剂、0.5-1份无机胶体、60-90份水混合而成。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述钨源为偏钨酸铵，所述钒源为偏钒酸铵，所述钼源为钼酸铵，所述钛源为偏钛酸和/或钛白粉。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硅溶胶为碱性硅溶胶，硅溶胶中的硅含量为30-40wt％。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述有机表面活性剂为二乙胺或炔二醇或聚丙烯酸胺。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机胶体为膨润土或硅酸镁铝。7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述脱硝催化剂前驱体进行砂磨时，砂磨30-60min；对所述脱硝催化剂前驱体进行球磨时，球磨6-10h。8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，对所述脱硝催化剂前驱体进行砂磨或球磨后，加入5-10重量份的有机表面活性剂，搅拌均匀后得到所述低成本脱硝催化剂浆料。9.一种低成本脱硝催化剂浆料，其特征在于，所述低成本脱硝催化剂浆料根据权利要求1至8中任一项所述的制备方法制备。10.如权利要求9所述的低成本脱硝催化剂浆料的应用，其特征在于，将所述低成本脱硝催化剂浆料涂覆在孔道孔径为2μm以上的多孔材料孔道内部，得到除尘脱硝一体化材料。
技术总结本发明提供一种低成本脱硝催化剂浆料及其制备方法与应用，包括以下步骤：制备脱硝催化剂前驱体，所述脱硝催化剂前驱体由钨源、钒源、钼源、钛源、硅溶胶、氨水、有机表面活性剂、无机胶体、水混合而成；对所述脱硝催化剂前驱体进行砂磨或球磨，得到所述低成本脱硝催化剂浆料。本发明制备方法工艺简单、周期短、操作安全、成本较低、可规模化生产，制备得到的脱硝催化剂浆料中颗粒晶粒小，分散性、悬浮性及浸润性较高，可适合涂覆孔道孔径为2μm以上的多孔材料，并且涂覆时不易堵塞多孔材料孔道。并且涂覆时不易堵塞多孔材料孔道。并且涂覆时不易堵塞多孔材料孔道。
技术研发人员：唐钰栋 宁小亮 张久美 焦光磊 赵世凯 冯雪莲 柳华利 李杰 李小勇
受保护的技术使用者：山东工业陶瓷研究设计院有限公司
技术研发日：2022.07.11
技术公布日：2022/11/1
