不同晶型MnOx催化还原NO活性研究

为研究低温烟气脱硝的高效选择性催化还原(SCR)催化剂的催化活性,采用湿式浸渍法制备了以γ-Al_2O_3为载体、以MnO_x为活性组分的系列MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、BET多分子层吸附模型等测试方法对催化剂进行表征,分析Mn负载量对MnO_x晶型、形貌及催化剂比表面积的影响,并进行催化还原NO实验,通过脱硝效率反映不同MnO_x晶型时催化剂的脱硝特性。结果表明,Mn负载量对MnO_x的晶型和形貌产生明显影响。Mn负载量低于0.4mmol/g时,无法形成明显晶核;Mn负载量为0.8mmol/g时,形成球状_β-MnO_2;Mn负载量为1.2mmol/g时,形成棒状α-MnO_2。球状_β-MnO_2提高了MnO_x/γ-Al_2O_3比表面积,含球状_β-MnO_2的MnO_x/γ-Al_2O_3催化剂具有最优的催化还原NO活性,175℃条件下达到84%左右的脱硝效率。H_2O(气态,下同)和SO~3 _2的存在对催化剂脱硝性能产生影响,分别持续通入600mg/mSO_2、6.000%(体积分数)H_2O 480min,脱硝效率分别下降约14百分点和10百分点。     

Fe/Ga2O3-Al2O3催化甲烷还原NO的性能

以甲烷为还原剂的选择性催化脱硝技术(SCR-CH_4)是一种很有潜力的新的脱硝方法,但催化剂的催化活性比较低。为了提高催化剂的活性以及抗水能力,可使用Fe对Al_2O_3负载的Ga_2O_3催化剂进行改性。采用共沉淀法,制备了xFe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂,在固定床反应器中测试其选择性催化CH_4还原NO的性能。使用XRD、N_2吸附脱附、XPS、H_2-TPR、Py-IR等方法进行表征。结果表明:经过Fe改性后的催化剂提高了中高温的催化活性,提高了催化剂的N_2选择性,并改善了催化剂的抗水特性;5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂在500℃、富氧条件下,达到76%的NO转化率和100%的N_2选择性;在5%水蒸气条件下,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3在500℃仍保持60%以上的NO转化率。N_2吸附脱附结果显示,引入Fe后,催化剂保持了原有比表面积,并且大大增加了催化剂孔径,可提高催化剂抗水能力。XPS与UV-vis显示,5Fe/Ga_2O_3-Al_2O_3具有高含量的游离态Fe~(3+),可提高催化剂的中高温活性。H2-TPR结果显示,Fe的引入提高了催化剂氧化还原能力,增强了原有Ga_2O_3-Al_2O_3中高温的还原活性。Py-FT-IR结果显示,催化剂表面同时存在Lewis酸和Br?nsted酸,铁的引入增加了催化剂表面的Lewis酸量。因此,Fe修饰Ga_2O_3-Al_2O_3是提高Ga_2O_3-Al_2O_3催化剂的SCR-CH_4脱硝性能的有效方法。     

γ-Al2O3负载金属氧化物热催化分解沙林毒剂模拟剂

为了考察负载型金属氧化物催化剂对毒剂的热催化分解性能,以γ-Al_2O_3为载体,金属氧化物(Mn、Ni、Fe、Co、Cu和Ce)为活性组分,采用等体积浸渍法制备了负载型金属氧化物催化剂,对沙林毒剂模拟剂——甲基膦酸二甲酯(DMMP)进行了热催化分解评价实验,分别研究了不同反应温度、空速条件下热催化分解性能的变化规律。结果表明,在几种负载型金属氧化物催化剂中,CuO/γ-Al_2O_3表现出了最佳的防护性能。通过调控CuO负载量(1%～20%),发现5%CuO/γ-Al_2O_3具有较高的分散度和比表面积,热催化分解性能最好。磷物种的沉积造成催化剂比表面积的降低和晶体结构的破坏,是催化剂活性下降的主要原因。     

Mn、Ce掺杂改性γ-Al_2O_3催化剂对燃煤烟气Hg~0去除性能研究

以γ-Al_2O_3为掺杂,通过掺杂Mn、Ce活性物质制备复合催化剂去除模拟烟气中的Hg0,考察了Mn和Ce负载量、催化剂制备煅烧温度、反应温度以及模拟烟气中O_2和SO_2体积分数对于Hg0去除率的影响。结果表明,负载Mn、Ce活性组分后,复合催化剂对燃煤烟气Hg~0的去除率明显高于γ-Al_2O_3。当Mn、Ce负载量分别为0.10、0.02时(以Mn、Ce与Al的摩尔比计)时,制得的催化剂Mn0.10-Ce0.02/γ-Al_2O_3活性最好,催化剂最佳煅烧温度为400℃,最佳反应温度为150℃。常规燃煤烟气条件下的O_2体积分数能够满足Hg~0的有效氧化,烟气中的SO_2会严重抑制Hg~0的氧化。     

Fe_2O_3/TiO_2/γ-Al_2O_3催化剂同时脱硫脱硝性能

以溶胶凝胶法制备的15%TiO_2/γ-Al_2O_3为载体,通过浸渍法制备12%Fe_2O_3/15%TiO_2/γ-A_l2O_3催化剂,采用XRD和TPR对催化剂结构和性质进行表征,并考察不同焙烧温度、焙烧时间和载体对催化剂脱硫脱硝性能的影响。结果显示,最佳焙烧条件为500℃下焙烧3 h,12%Fe_2O_3/15%TiO_2/γ-Al_2O_3催化剂达到的最高脱硝脱硫率分别为98.2%和95.4%。     

γ-Al_2O_3负载Mn基催化剂低温催化臭氧氧化NO

利用等体积浸渍法制备γ-Al_2O_3负载Mn基催化剂,考察了掺杂元素种类,掺杂元素与Mn元素摩尔比以及煅烧温度对NO低温(100℃)催化氧化活性的影响,并对催化剂在有SO_2或H_2O的烟气中的稳定性进行了探究。结果表明,掺杂元素为Ce,Ce/Mn=0.4,煅烧温度为500℃条件下制备的催化剂NO催化活性最佳,在NO体积浓度为500×10~(-6),臭氧浓度为20.9 mg·L~(-1),n(O_3)/n(NO)=0.2,反应温度为100℃,模拟烟气总流量为1.0 L·min~(-1),模拟烟气相对湿度为4%的条件下,NO的转化率最高可达70%。此外,还对催化剂在不同条件下的稳定性和活性恢复情况进行了探究。实验最终实现了在低O_3浓度条件下达到较高NO转化率的目的,为烟气脱硝提供了一种具有应用潜力的新技术。     

Mn-La-Ce-Ni-O_x/P84一体化滤布的低温脱硝影响因素

将550℃煅烧的Mn-La-Ce-Ni-O_x(Mn/La/Ce/Ni=2.5∶2.5∶1∶1)粉体均匀分散在蒸馏水中,采用P84滤料浸渍吸附复合氧化物分散液,经干燥、喷洒聚四氟乙烯乳液固定化,制备除尘脱硝一体化Mn-La-Ce-Ni-O_x/P84滤布。研究了Mn-La-Ce-Ni-O_x/P84滤布低温选择性催化还原(SCR)NO的活性。分别考察了反应温度、NH_3/NO摩尔比、O_2体积分数、复合氧化物负载量和SO_2等因素对Mn-La-Ce-Ni-O_x/P84滤布NH3-SCR脱除NO活性的影响。结果表明,当催化剂负载量大于250 g·m-2时,在100~200℃温度范围内一体化滤布催化活性均大于90%,200℃时脱硝活性达98.3%。当氧含量6%、NH3/NO≤1.0时,一体化滤布脱硝活性随NH3/NO摩尔比的增大而增大,NH_3过量与氧过量时无影响。200℃时,通入300×10-6SO_2对Mn-La-Ce-Ni-O_x/P84滤布脱硝活性有一定地抑制作用,脱除NO_x效率最低下降到88.6%,停止通入SO_2后,脱硝活性逐渐恢复。     

负载型催化剂联合低温等离子体去除甲苯

为了解负载型催化剂联合低温等离子体对甲苯去除效率的影响,考察了5A分子筛、γ-Al_2O_3和混合载体负载Mn、Mn/Cu和Mn/Cu/Ce金属氧化物对甲苯去除率及碳平衡和CO_2选择性的影响效果,并对催化剂进行了BET、SEM、XRD和FT-IR表征研究。结果表明,相同载体条件下,对甲苯的去除效率依次为MnO_x/CuO_xMnO_x/CuO_x/CeO_xMnO_x无负载,其中负载型催化剂MnO_x/CuO_x/γ-Al_2O_3稳定后对甲苯的去除效率高达80%。无负载条件下,3种载体对碳平衡和CO_2选择性大小依次为γ-Al_2O_3混合载体分子筛。催化剂表征可知,MnO_x/CuO_x活性组分在催化剂表面高度分散,保证了催化剂的高活性;FT-IR红外光谱发现,无负载的γ-Al_2O_3载体反应后其表面活性基团—OH明显减少,而负载型催化剂反应前后其表面的—OH基团变化不大。     

多针-板脉冲放电处理模拟尾气中的NO_x

机动车尾气中NO_x受到人们普遍关注。采用多针-板放电反应器,研究NO_x浓度变化随电气、气体等参数的变化规律,为脉冲放电去除NO_x提供一定理论支撑。结果表明:在一定条件下提高脉冲电压有利于NO转化;脉冲重复频率增大可提升NO_x去除率,脉冲重复频率达到一定值时NO_x去除率增幅不明显;流量增大利于NO转化,不利于NO_x去除;随氧浓度的升高NO转化率呈现先降低后升高,NO_x去除率逐渐降低。当氧浓度低于5%时,NO_x主要是通过NO还原成N_2;氧浓度高于5%时,NO主要通过氧化转化为NO_2。     

多孔TiO2为载体的V2O5-WO3脱硝催化剂制备和表征

以硫酸氧钛为钛源,氨水为沉淀剂,制备得到大比表面积(60m2/g)的锐钛矿TiO2载体.TiO2载体具有多孔结构,孔径集中在5～12nm,孔体积达到0.24cm3/g.以多孔TiO2为载体,采用浸渍法制备不同V2O5负载量的V2O5-WO3催化剂,利用拉曼(Raman)光谱、X射线衍射(XRD)对催化剂进行表征,并研究了不同V2O5负载量催化剂的脱硝活性,以及NO浓度和NH3/NO摩尔比对催化剂活性的影响.结果表明,V2O5在TiO2表面高度分散,当V2O5负载量在3%(质量分数)以下时,载体表面钒物种为单体钒,表现出最好的脱硝活性,在280～450℃内NO转化率均能达到90%以上.该催化剂对不同进口NO浓度有较强的适应能力.采用该催化剂的脱硝工艺,NH3/NO摩尔比宜保持在0.8～1.0.     

双极性高压脉冲介质阻挡放电脱硝实验参数优化研究

为提高机动车尾气中NO_x的去除率,采用了介质阻挡放电对NO_x进行处理,研究了介质阻挡放电反应器在不同介质参数、放电参数和气体参数条件下对NO_x去除的影响,优化了双极性高压脉冲放电的反应参数。结果表明:当放电极为直径10mm的螺纹铜棒,介质管为内径16mm、介质厚度1.5mm的石英玻璃管,放电间隙为3mm,放电长度为28cm,放电频率为60Hz,O_2体积分数为6%,NO_x初始质量浓度为536mg/m~3,气体流量为1.1L/min,单向脉冲电压为12kV,C_2H_2与NOx质量浓度比为1.5时,NO转化率和NO_x去除率分别为64.56%和22.57%。     

Fe-Mn/γ-Al2O3催化O3-H2O2协同氧化间甲酚

为提高臭氧氧化法对难降解有机污染物的降解效率,采用在催化臭氧氧化体系中引入H_2O_2的方法,建立催化O_3-H_2O_2联合氧化体系,使O_3与H_2O_2在体系中起协同作用。采用等体积浸渍法筛选制备了具有高催化性能的Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化剂,应用于O_3/Fe-Mn/γ-Al_2O_3/H_2O_2复合体系协同催化臭氧氧化处理间甲酚模型废水。通过扫描电子显微镜(SEM)、物理吸附、X射线衍射(XRD)、X射线荧光光谱(XRF)、X射线光电子波谱(XPS)对催化剂的物理化学性质进行表征。考察了O_3投加量、H_2O_2投加量、初始pH、空速等因素对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚处理效果的影响,并采用GC-MS和LC-OCD,对Fe-Mn/γ-Al_2O_3催化O_3-H_2O_2氧化间甲酚的中间产物的类型及相对分子质量进行分析。结果表明,当以Fe-Mn/γ-Al_2O_3为催化剂时,协同催化氧化体系的最优处理参数为:间甲酚浓度100 mg·L~(-1),O_3投加量481 mg·L~(-1),反应时间10 min,空速6 h~(-1),H_2O_2投加量211 mg·L~(-1),进水pH 6.7。在此条件下,TOC去除率可达68.37%,间甲酚转化率可达100%。以上研究结果可为2种技术联用降解煤化工废水提供参考。     

Mo掺入CeO_2/Al_2O_3选择性催化还原NO动力学研究

采用共混法制备不同系列Mo掺入催化剂(CeMo_xO_y/Al_2O_3),研究了Mo掺入对CeO_2/Al_2O_3选择性催化还原NO活性的优化,考察了内外扩散对脱硝性能的影响,并计算得出反应活化能,从动力学角度考察了Mo掺入对脱硝活性反应速率的影响。结果表明,Al/Ce/Mo元素摩尔比为5∶1∶0.15,空速为7 200 h-1,煅烧温度为550℃时,催化剂在250~425℃内脱出NO_x效率均大于90%;催化剂平均粒径小于40目时,空速大于105h-1时,内外扩散的影响可以忽略不计,CeMo_xO_y/Al_2O_3催化反应为一级反应,其中NH_3和O_2反应级数近似为0级。Ce Mo0.15Oy/Al_2O_3活化能为36.57 k J·mol-1,Mo的添加有效的减小了催化剂的表观反应活化能,增加了反应速率,提高了催化活性。     

脉冲放电协同Ag改性Mn-TiO_2/分子筛催化剂去除甲醛

为进一步提高Mn-TiO_2/分子筛催化剂和等离子体协同的催化活性,增加CO2选择性,减少O3产量。以5A分子筛为催化剂载体,采用浸渍法并利用Ag改性制备了Ag-Mn-TiO_2/分子筛催化剂,并运用XRD、SEM、EDS和FT-IR等技术对催化剂进行了表征。在针-板式高压脉冲反应器中研究了Ag的负载量与焙烧温度对Ag-Mn-TiO_2/分子筛催化剂的催化活性、CO2选择性和O3的产量的影响。结果表明:掺杂Ag后,促进Mn价态向+4价转变,提高了Mn-TiO_2/分子筛催化剂活性;焙烧温度为500℃时,Ag和Mn在分子筛上分布均匀,有利于Ag和Mn氧化物晶粒成长。当脉冲电压20 k V,Ag负载量为4%时,Ag-Mn-TiO_2/分子筛催化剂的甲醛去除率达到97.6%,O3浓度为99.4 mg·m-3,CO2选择性为50.2%。     

Y_2O_3/AC催化剂的烟气同时脱硫脱硝性能

采用等体积浸渍法制备了一系列不同负载量的x%Y_2O_3/AC(x=2、4、6、8和10)同时脱硫脱硝催化剂,以CO为还原气,考察该催化剂同时脱硫脱硝催化活性。采用X射线衍射仪(XRD)、H2-程序升温还原(H2-TPR)、比表面积(BET)对催化剂进行了表征。在不同负载量的催化剂中,6%Y_2O_3/AC表现出较好脱硫脱硝效果,SO_2和NO的T90%分别约为365℃和367℃。经HNO_3预处理过的活性炭载体制备的催化剂脱硝效果明显改善,催化剂预硫化可以显著提高脱硫脱硝活性,在550℃硫化的催化剂效果最好,NO和SO_2的T90%分别约为368和362℃,在380℃时脱硫脱硝率均可达到95%以上。     

气体循环条件下等离子体催化氧化吸附态的苯和甲苯

在气体循环条件下以MnO_x-AgO_x/γ-Al_2O_3为吸附剂兼催化剂研究了低温等离子体催化氧化吸附态的苯和甲苯,并对催化剂进行了BET和XRD表征。结果表明:气体循环条件下等离子体催化氧化技术同样适用于吸附态的双组分苯与甲苯的降解并且C0_x产率和C0_2选择性不比降解单组分苯或甲苯时的低。气体循环放电90 min后,与γ-Al_2O_3相比,引入Mn0_x-AgO_x/γ-A1_2O_3、COO_x-CeO_x/γ-Al_2O_3后,CO_x产率分别提高了9%、12%;C0_2选择性也得到了提高并都接近100%;臭氧浓度分别减少了51%、39%;N_20浓度相应也降低了26%和38%。最后结合实验结果讨论了引入催化剂后反应机理的变化。     

Al_2O_3/β-40催化剂同时脱硫脱硝性能

以溶胶凝胶法制备的30Al_2O_3/β-40为载体,采用浸渍法制备出负载不同金属氧化物的催化剂。采用XRD、H_2-TPR、BET对催化剂结构和性质进行表征,以CO为还原剂考察催化剂的脱硫脱硝活性。结果显示12%Ni0/30%Al_2O_3/β-40脱硫脱硝活性最佳,500℃时NO、SO_2转化率均可达到90%以上。     

Ce掺杂TiO2-V2O5-WO3催化剂在水泥窑脱硝中的应用

以经Ce掺杂后的TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂为材料,在新型干法水泥生产线窑尾布袋除尘器后进行了低温选择性催化还原(SCR)脱硝中试试验。结果表明,掺杂Ce降低了TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂的起活温度。当烟气流量为10 000m~3/h(空速约5 000h~(-1))、氨水流量为5L/h、烟气温度超过150℃时,脱硝效率可达50%以上。SCR脱硝系统中,5 000h~(-1)空速设计是可行的。Ce适宜作为TiO_2-V_2O_5-WO_3催化剂低温改性助剂。     

介质阻挡放电联合锰基催化剂对乙酸乙酯的降解效果

采用等体积浸渍法制备锰基催化剂MnO_x/13X和MnO_x/γ-Al_2O_3,并在吸附-间歇放电模式下研究了其联合介质阻挡放电(DBD)等离子体对乙酸乙酯的氧化性能;对催化剂进行BET、SEM和XPS表征,以分析不同载体的Mn基催化剂氧化效果存在差异的原因。DBD氧化实验结果表明:与13X和γ-Al_2O_3相比,负载活性组分MnO_x后,CO_x产率分别提高了36.3%(MnO_x/13X)和29%(MnO_x/γ-Al_2O_3),CO_2选择性均提高至98%以上,副产物臭氧明显减少。表征结果显示,MnO_x/13X上的Mn~(4+)和晶格氧含量更高,更有利于乙酸乙酯的降解。结合吸附态乙酸乙酯的等离子体降解机理和不同填充材料的实验数据,建立了相应的动力学模型,为DBD降解挥发性有机物系统中催化剂的优化及其应用提供参考。     

金属改性Pd/Al_2O_3对煤矿乏风催化氧化性能的影响

以堇青石蜂窝陶瓷为基体的Pd/Al_2O_3催化剂,通过负载不同金属(M:Ce、Ni、Ba、Mg、Fe、La和Mn)氧化物进行改性,研究煤矿乏风中甲烷的催化氧化反应机理。结果表明,不同金属氧化物负载下M-Pd/Al_2O_3晶相存在明显差异,Ni和Mg的负载阻止了Al_2O_3高温下向稳定的α-Al_2O_3相态转变,Ni和Mg添加与Al_2O_3形成NiAl_2O_4和MgAl_2O_4能有效地提高催化剂的低温催化活性和高温热稳定性;PdO_2比PdO催化活性更高,Ni和Mg的负载能维持PdO_2相态存在,减弱PdO_2烧结发生和促进Pd的均匀分布;Ni、Mg氧化物改性Pd/Al_2O_3催化剂催化氧化煤矿乏风,具有良好的应用前景。