SO_2对稀土精矿催化剂NH_3-SCR脱硝催化性能的影响

抗硫性能是评价脱硝过程中催化剂性能的关键指标,研究SO_2对催化剂理化特性的影响对催化剂脱硝应用具有重要意义。通过焙烧处理白云鄂博稀土精矿得到稀土精矿催化剂,利用催化剂抗硫性能实验台,结合SEM、BET、XRD和FT-IR,分析了O_2、NH_3、NO气氛下SO_2在催化剂表面的吸附及不同SO_2浓度对催化剂催化脱硝性能的影响。结果表明,SO_2对稀土精矿催化剂脱硝性能有显著的促进作用,300℃时,NO转化率从28%提高至50%,350℃时,NO转化率从42%提高至75%; SEM、BET和XRD结果表明催化剂抗硫性能测试前后的物理结构和化学组成基本保持不变,稀土精矿催化剂具有较好的抗硫性能;FT-IR结果证实SO_2的吸附使稀土精矿催化剂表面B酸性位点增多,催化剂对NH_3的吸附能力增强,因此有利于提高催化剂活性。研究结果可为白云鄂博稀土精矿催化剂NH_3-SCR脱硝应用过程中抗硫性能提供有价值的基础数据参考。     

Mn基脱硝催化剂抗水抗硫改性的模拟与实验研究

为考察ZSM-5分子筛作载体和Ce掺杂对催化剂低温脱硝活性及抗水抗硫性的影响,通过分子动力学模拟和实验研究的手段研究了载体类型、掺杂Ce对催化剂性能的影响。分子动力学模拟发现,ZSM-5分子筛作载体较γ-Al_2O_3明显抑制H_2O在其表面的吸附,在活性组分中添加Ce既抑制H_2O在其表面的吸附,又减轻SO_2对催化剂的毒化作用。实验研究发现,Mn-Fe-Ce/ZSM-5催化剂性能更优,Ce的添加对提高催化剂的低温脱硝活性和抗水抗硫性能具有明显的积极作用,ZSM-5分子筛作为载体也对提高催化剂抗水性能起到重要作用。通过SEM、XRD、BET、TG-DTG等表征手段和BaCl_2鼓泡实验对Mn-Fe-Ce/ZSM-5催化剂抗硫性提高的原因分析发现,添加Ce使催化剂储氧释氧能力提高,将烟气中的SO_2氧化为SO3并被烟气携带,避免了SO_2与催化剂活性组分的反应,则催化剂表面的活性组分不被破坏,保证了催化剂的催化反应性能。     

WO_3负载量对V_2O_5/WO_3-TiO_2催化剂脱硝性能的影响

采用V_2O_5/WO_3-TiO_2作为脱硝催化剂,考察活性组分V_2O_5和助剂WO_3负载量对催化剂脱硝活性和抗硫抗水性能的影响。结果表明,3%V_2O_5/x WO_3-TiO_2催化剂(x=3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%)上NOx转化率随着WO_3负载量增加而升高,催化剂反应温度窗口不断拓宽。单独通水蒸汽及同时通SO2和水蒸汽对催化剂的毒害作用均较强,表明H2O和NH3的竞争吸附是催化剂抗硫抗水性能较差的重要原因。SO_2与H_2O和NH_3反应生成亚硫酸铵盐和硫酸铵盐,导致催化剂孔隙堵塞,催化活性降低。     

低温氨-选择性催化还原氮氧化物催化剂的研究进展

氮氧化物(NO_x)的排放对人类健康和植物生长造成了严重危害,对其进行净化治理刻不容缓。火电厂烟气是NO_x的主要来源,氨-选择性催化还原(NH_3-SCR)技术可对其排放进行有效控制。V_2O_5-WO_3(MoO_3)/TiO_2脱硝催化剂的工作温度偏高,不能满足低温宽工作温度窗口等工况的需要,因此,开发具有宽工作温度窗口的低温脱硝催化剂成为研究热点,其中,钒基、锰基金属氧化物催化剂和金属离子交换分子筛催化剂的研究最为广泛。探讨催化剂脱硝性能的关键影响因素、抗水抗硫性能以及反应机理,有助于为高效、实用的低温脱硝催化剂的设计和开发提供科学依据。从钒基金属氧化物催化剂、锰基金属氧化物催化剂、金属离子交换的分子筛催化剂、低温脱硝催化剂的抗水抗硫性能以及低温NH_3-SCR反应机理等方面对近年来国内外低温脱硝催化剂的研究进展进行综述。今后需要解决N_2选择性不够理想、抗水抗硫性能差、低温工作温度窗口较窄和反应机理不统一等问题。     

Ce-Mn/ZSM-5催化剂的制备及其低温脱硝性能分析

采用浸渍法制备了不同Ce与Mn质量比的Ce-Mn/ZSM-5催化剂,并研究其理化特性和NH_3-SCR反应的低温脱硝性能。借助X射线衍射、扫描电镜、N_2吸附/脱附、X射线光电子能谱和电感耦合等离子体光谱等手段对催化剂表征分析表明,活性组分分散良好,且主要分布在催化剂表面,其中Mn以其多种氧化物形态存在,Ce多以Ce~(3+)的形式存在。脱硝性能测试表明,Ce的质量分数影响催化剂脱硝性能,当Ce与Mn质量比为0.4时,Ce-Mn/ZSM-5催化活性最佳,在100~300℃之内,脱硝效率一直保持在90%以上。适量Ce的引入增加了催化剂表面吸附氧含量,促使低温下反应加速进行。     

Ce改性Fe2O3/AC催化剂低温SCR脱硝性能

以活性焦(AC)为载体、Fe和Ce为活性组分,采用等体积浸渍法制备了Fe2O3/AC和Ce?Fe2O3/AC催化剂,研究了Fe含量及Ce掺杂对Fe2O3/AC催化剂低温脱硝性能的影响,并对催化剂进行了表征. 结果表明,当Fe负载量为6wt%时,Fe2O3/AC催化剂的NOx转化率最高,240℃下达93.9%. 掺杂Ce后Ce?Fe2O3/AC催化剂的催化效率明显提高,当质量比Ce:Fe=0.5:6时,NOx转化率较高,120~200℃下NOx转化率比负载6wt% Fe的催化剂提高了5%?20%,且抗硫性能较好,240℃下通入100?10?6(vol) SO2,NOx转化率稳定在94.1%. 掺杂少量Ce可使γ-Fe2O3均匀分散在催化剂表面,且表面吸附氧Oα比例增大,催化剂的还原性增强,促进了选择性催化还原反应进行.     

Mn基脱硝催化剂抗水抗硫改性的模拟与实验研究

为考察ZSM-5分子筛作载体和Ce掺杂对催化剂低温脱硝活性及抗水抗硫性的影响,通过分子动力学模拟和实验研究的手段研究了载体类型、掺杂Ce对催化剂性能的影响。分子动力学模拟发现,ZSM-5分子筛作载体较γ-Al₂O₃明显抑制H₂O在其表面的吸附,在活性组分中添加Ce既抑制H₂O在其表面的吸附,又减轻SO₂对催化剂的毒化作用。实验研究发现,Mn-Fe-Ce/ZSM-5催化剂性能更优,Ce的添加对提高催化剂的低温脱硝活性和抗水抗硫性能具有明显的积极作用,ZSM-5分子筛作为载体也对提高催化剂抗水性能起到重要作用。通过SEM、XRD、BET、TG-DTG等表征手段和BaCl₂鼓泡实验对Mn-Fe-Ce/ZSM-5催化剂抗硫性提高的原因分析发现,添加Ce使催化剂储氧释氧能力提高,将烟气中的SO₂氧化为SO₃并被烟气携带,避免了SO₂与催化剂活性组分的反应,则催化剂表面的活性组分不被破坏,保证了催化剂的催化反应性能。     

Fe、Ce、Cu对Mn/AC催化剂低温脱硝及抗硫性能的影响研究

通过浸渍法制备了Fe、Ce、Cu和Mn含量比不同的系列金属-Mn/AC催化剂,利用XRD、BET、SEM等进行了表征,对其NH_3-SCR低温脱硝性能和抗硫性能进行了研究。结果表明,金属改性对Mn/AC催化剂的低温脱硝性能和抗硫性能均有较大提升,改性后的催化剂比表面积增加,孔径、孔容降低,其中Fe(15)Mn(10)/AC催化剂表现最好,铁和锰均能以无定形氧化物良好分散于载体表面,该催化剂具备丰富的酸性位,良好的氧化还原性能,在120～200℃下脱硝效率均可达90%,在通入SO_2条件下,仍有70%的脱硝效率,并且经济性适中,便于推广。     

Fe、Ce、Cu对Mn/AC催化剂低温脱硝及抗硫性能的影响研究

通过浸渍法制备了Fe、Ce、Cu和Mn含量比不同的系列金属-Mn/AC催化剂,利用XRD、BET、SEM等进行了表征,对其NH_3-SCR低温脱硝性能和抗硫性能进行了研究。结果表明,金属改性对Mn/AC催化剂的低温脱硝性能和抗硫性能均有较大提升,改性后的催化剂比表面积增加,孔径、孔容降低,其中Fe(15)Mn(10)/AC催化剂表现最好,铁和锰均能以无定形氧化物良好分散于载体表面,该催化剂具备丰富的酸性位,良好的氧化还原性能,在120～200℃下脱硝效率均可达90%,在通入SO_2条件下,仍有70%的脱硝效率,并且经济性适中,便于推广。     

常规失活SCR催化剂制备的低温脱硝催化剂在玻璃窑炉上的应用研究

选择性催化还原技术(SCR)是国内外运用最多也是最为成熟的脱除氮氧化物的技术,而SCR脱硝催化剂是其核心所在。由于烟气中有K、Na、SO_2等物质,使用中烟气通过催化剂,随着时间累积,以上物质会导致催化剂中毒、失活。失活后的催化剂需进行如填埋、处置等,污染环境、浪费资源。以常规失活的SCR催化剂为载体,植入低温脱硝活性物质V_2O_5及掺杂Mn、Co、Ce、Fe和Cu制备了低温脱硝催化剂,并检测了植入前后低温催化剂的化学成分,评价了催化剂脱硝性能及抗水、抗碱、抗砷能力。结果表明:制备的低温脱硝催化剂脱硝效率高,抗水抗碱抗砷能力强。在某日用玻璃窑炉上应用后,脱硝效率超过89.3%,达到了设计要求。     

Sm~(3+)掺入对MnO_2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响

采用挤出成型法制备Sm3+掺杂MnO2/TiO_2催化剂(Sm-Mn/Ti),研究Sm3+掺入对MnO2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响,采用X射线衍射、氮气吸附脱附、可见光拉曼光谱以及扫描电子显微镜等对催化剂进行表征。结果表明,Sm3+的掺入抑制了TiO_2的颗粒长大,不仅增大了催化剂的比表面积,同时提高MnO2/TiO_2催化剂的缺陷浓度,有利于催化剂表面反应气体的吸附以及催化反应的进行。因此,适量Sm3+掺入会明显提升MnO2/TiO_2催化剂的低温脱硝活性、抗硫中毒、抗碱金属中毒能力,拓宽其活性温度窗口。5 000 h-1条件下,4%Sm-Mn/Ti催化剂在195℃达到最高脱硝率99%,并且在115℃脱硝率达到86%。     

Sm~(3+)掺入对MnO_2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响

采用挤出成型法制备Sm3+掺杂MnO2/TiO_2催化剂(Sm-Mn/Ti),研究Sm3+掺入对MnO2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响,采用X射线衍射、氮气吸附脱附、可见光拉曼光谱以及扫描电子显微镜等对催化剂进行表征。结果表明,Sm3+的掺入抑制了TiO_2的颗粒长大,不仅增大了催化剂的比表面积,同时提高MnO2/TiO_2催化剂的缺陷浓度,有利于催化剂表面反应气体的吸附以及催化反应的进行。因此,适量Sm3+掺入会明显提升MnO2/TiO_2催化剂的低温脱硝活性、抗硫中毒、抗碱金属中毒能力,拓宽其活性温度窗口。5 000 h-1条件下,4%Sm-Mn/Ti催化剂在195℃达到最高脱硝率99%,并且在115℃脱硝率达到86%。     

MnOx-SnO2/TiO2型催化剂低温NH3选择性催化还原NO

采用分段负载的方式制备了MnOx-SnO2/TiO2型催化剂,并将其用于NH3选择性催化还原NO中,在280～600℃温度区间对该催化剂的脱硝活性进行了测试,同时也考察了催化剂的抗硫耐水性能。实验结果表明,该催化剂在130～250℃温度范围内NO的转化率接近100%,并且表现出较好的抗硫耐水性能。氮吸附-脱附、XRD和NH3-TPD等表征结果表明,较大的比表面积、无定形态的Mn、较强的酸性位以及Mn、Sn、Ti之间的强相互作用是该催化剂活性较高的主要原因。     

负载型锰铈复合氧化物SCR脱硝催化剂制备研究

采用复壁炭纳米管(CNTs)为载体,通过室温氧化还原法制备了锰铈复合氧化物低温NH_3-SCR脱硝催化剂Mn-CeO_x/CNTs。通过调节浸渍液的组成,考察了活性分锰铈配比对催化剂低温脱硝性能的影响。研究发现锰铈协同作用能够有效提高催化剂的低温脱硝性能,当Mn/(Ce+Mn)的摩尔比为0.6时,催化剂的低温活性最好,反应温度为160～180℃时脱硝率可达100%。该方法具有制备工艺简单、条件温和、低温脱硝效果好等优点。     

粘胶基活性炭纤维催化剂低温脱硝性能研究

以粘胶基活性炭纤维毡为催化剂载体,负载Mn、Co、Ce 3种元素作为活性组分,通过浸渍法制备出不同负载比例的催化剂,探讨Mn、Co、Ce三种活性组分对催化剂的脱硝性能以及抗硫性能的影响。采用孔径分析仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等仪器来表征催化剂的比表面积、孔容孔径,微观形态等特征。结果表明,活性组分按照一定的比例负载在催化剂表面上,其脱硝性能有较大提升,其中6Mn-8Co-3Ce/VACF催化剂的脱硝性能最好,在此负载比下催化剂中的活性组分能够均匀的分散在载体的表面,同时在其表面上有丰富的酸性点位,良好的还原性能,在200℃下,催化剂的脱硝效率可达85%以上。在进行抗中毒实验即通入SO_2后,脱硝效率为76%,其抗硫性能较佳。     

Ti/Sn掺杂CeMn基催化剂的低温脱硝活性及抗水性能

采用共沉淀法制备了Ti/Sn掺杂的CeMn基复合金属氧化物催化剂,研究了Ti/Sn改性对CeMnOx催化剂的脱硝性能和抗水性能的影响,并通过物化性能表征对催化剂的微观结构、吸附氨状态、氧化还原能力以及表面元素价态进行了分析。结果表明,Ti和Sn元素的引入均可以提升CeMnOx催化剂低温NOx转化活性和抗水性能,并且Ti的提升效果更加显著,在150~250℃,CeMnTiOx脱硝效率接近100%,在200℃、10vol% H2O条件下,脱硝效率维持在95%以上。H2程序升温还原、NH3程序升温脱附及X射线光电子能谱等检测结果表明催化剂表面Ce-O-Ti和Mn-O-Ti结构的形成提升了催化剂的氧化还原性能,增多了催化剂表面弱酸位、中强酸位数量,同时形成了更多的氧空位,从而使催化剂获得了良好的低温NOx转化活性。     

Ge改性TiO2对V-Mo-O/TiO2催化剂低温脱硝活性的影响

采用共沉淀法制备Ge改性TiO₂载体，考察了V-Mo-O/xGe-TiO₂催化剂低温氨选择性催化还原(NH₃-SCR)活性和抗硫稳定性。与传统V-Mo-O/TiO₂催化剂相比，Ge的加入可以显著提高催化剂在低温窗口下的脱硝活性，同时使催化剂具有较高的N₂选择性以及稳定的抗硫性。当Ge/Ti原子摩尔比为0.004时，催化剂在180℃时脱硝活性可达92%。N₂吸附-脱附、XRD分析结果表明，Ge的加入增加了催化剂的比表面积和介孔孔容，并稳定了TiO₂的锐钛矿晶型。NH₃-TPD、H₂-TPR以及XPS分析结果表明，Ge改性促进了V、Mo之间的相互作用，增加了V⁴⁺的含量，同时催化剂表面的Br?nsted酸含量进一步增加，并产生额外的Lewis酸，增强表面对氨的吸附活化作用，从而使催化剂表现出低温高活性和高稳定性。     

黏土掺混型烟气脱硝蜂窝催化剂的制备及性能

在NH3-SCR脱硝保证催化剂活性前提下,在蜂窝体成型过程中添加高含量的黏土与助剂来减少SCR催化剂活性组分的使用量,可降低烟气脱硝SCR催化剂的成本.考察了不同黏土与成型助剂对蜂窝体物理性能的影响,优化了助剂的添加比例.将优化的黏土成型工艺及参数应用于掺混黏土型蜂窝SCR脱硝催化剂的制作,通过模拟烟气评价催化活性,比较了催化剂的添加量对掺混黏土型蜂窝SCR脱硝催化剂的催化活性及抗硫抗水稳定性的影响.结果表明:以黏土为基本载体的蜂窝SCR催化剂具有较高的催化活性,在固定氨氮比0.8,空速4 050h-1的条件下,自制催化剂2%V2O5-5%WO3/TiO2掺混70%(质量分数)黏土A制得的蜂窝催化剂在250℃时的脱硝率为89%,活性温度窗口为250℃～450℃.170h的抗硫抗水实验中仅在250℃时活性稍有降低,但一直稳定在77%以上,可满足中低温脱硝催化剂的应用要求.     

MnOx-FeOx/TiO2低温SCR烟气脱硝催化剂制备及其脱硝性能

采用浸渍法制备MnO_x-FeO_x/TiO₂低温脱硝催化剂粉体，考察锰铁含量对催化剂脱硝性能的影响。选取6Mn-4Fe/TiO₂粉体催化剂(Mn质量分数6%,Fe质量分数4%),考察挤出成型配方对条形催化剂孔结构的影响。比较成型前后催化剂脱硝性能及不同浓度SO₂下的抗中毒能力。采用XRD和N₂吸附-脱附对催化剂进行表征。结果表明，粉体催化剂6Mn-4Fe/TiO₂具有最佳的低温SCR脱硝活性，在空速18 000 h^-1,氨氮(氨气和一氧化氮)物质的量比1∶1,氧体积分数5%反应条件下，在(120～220)℃内能够保持100%的脱硝效率。在反应温度180℃,SO₂浓度300 mg·m^-3条件下具有优异的抗硫能力。且成型后，条形催化剂的活性温度窗口进一步拓宽，抗硫能力有所提高。     

Br掺杂V_2O_5/TiO_2脱硝催化剂的制备及性能研究

采用溶胶凝胶法、浸渍法,将Br掺入V_2O_5/TiO_2中,制成了一种新型脱硝催化剂。考察了Br掺杂量、反应温度对催化还原过程的影响。结果显示,在120～240℃的反应温度下,VTiBr2.0催化剂具有最佳活性,其NO_x转化效率相较不掺杂Br最大可提升29%;使用X射线衍射、比表面积测试、H_2化学吸附特性测试等方法,发现溴掺杂引起V_2O_5/TiO_2活性提升的原因主要为催化剂活性成分良好的分散性、比表面积增大、更多酸性位及掺杂后催化剂的还原能力增强。另外,试验表明,溴掺杂催化剂还具有很好的抗硫性能。