负载过渡金属催化剂上低碳烃选择催化还原氮氧化物的研究进展

氮氧化物(NOx)是形成酸雨和光化学烟雾的主要物种和引发物,消除氮氧化物污染是环境保护中的重点和难点.目前负载过渡金属催化剂上低碳烃选择催化还原NOx研究是各国环境研究工作者的研究热点.本文综述了近年来负载过渡金属催化剂上低碳烃选择催化还原氮氧化物的研究进展,着重分析了该反应体系中催化剂的研究状况.探讨了目前比较公认的低碳烃选择催化还原NOx的反应机理:1)NO首先被氧化为NO2;2)含氮有机中间体的生成;3)有机中间物种对NOx的捕捉和生成N2.总结了提高该体系中NOx转化率的方法:1)改进催化剂的制备方法;2)添加助剂;3)等离子体结合催化还原.最后指出了现在研究中存在的主要问题,并提出开发新型催化剂、探索新催化剂制备技术以及引入新实验手段是低碳烃选择还原NOx今后的研究方向.     

Cu-Ag/海泡石催化还原NO的研究

以天然海泡石为原料,对其进行酸改性并与活性氧化铝混合后作为催化剂载体,采用浸渍法制备了用于CO还原NO的Cu-Ag复合金属催化剂.对不同Ag负载量催化剂催化还原NO的活性进行了评价,考察了载体对催化剂催化活性的影响,用BET、XRD、SEM等对催化剂进行了表征.结果表明,当Ag负载量不超过5%时,复合金属催化剂性能好于单一金属催化剂;Ag负载量为2%时催化剂性能最好;采用海泡石-氧化铝混合物为载体的催化剂的孔径分布得到改善,对NO催化还原反应有更高的活性.     

H4GeW12O40对NOx的吸附脱附性能研究

为实现NOx的高效吸附,制备了Ge为中心原子的锗钨杂多酸H4Ge W12O40(缩写为HGe W),利用红外光谱确认了其杂多酸结构后,研究了HGe W对NOx的吸附与脱附性能。结果表明:所制备的HGe W具有NOx吸附能力,230℃时,HGe W对NOx的吸附去除率达74%,吸附容量为16.5 mg NOx/g;通过对吸附NOx后的HGe W进行红外表征发现,NOx的吸附形式主要为[H+(NO-2,NO+)]以及少量的亚硝酰基(NO·);被HGe W吸附的NOx在降低温度时可通过水蒸气反取代方式实现快速脱附,由于脱附剂水分子及时补充了NOx脱附而产生的空位,无需辅助活化即可实现HGe W的重复使用。     

V2O5/TiO2催化剂选择性催化还原脱除NOx的研究

通过浸渍法制备V2O5/TiO2催化剂,在固定床反应器中进行NH3选择性催化还原脱除NOx的研究.结果表明,对于100/140目催化剂,NOx转化率随反应时间线性增加,NH3选择性催化还原NOx反应为一级反应,反应活化能为98.23 kJ*mol-1.对于片状催化剂,气体流量和催化剂的厚度对脱氮反应有较大的影响,气体流量增加,NOx转化率提高,当流量增至120 L*h-1后,NOx转化率趋于稳定;催化剂厚度由0.1 cm增至0.2 cm, NOx转化率从83%降至40%, 催化剂有效因子从0.254降至0.127.对于0.1 cm厚的片状催化剂,在573 K和空速1.4 s-1条件下,NOx转化率可达92%.     

柱状V2O5/AC催化剂低温选择性催化还原NO的研究

为了研究柱状活性焦负载V2O5选择性催化还原NO的性能,采用等体积浸渍法制备一系列柱状V2O5/AC催化剂,采用工业分析、元素分析、SEM、BET对催化剂进行表征.结果表明,柱状活性焦表面具有大量的孔隙结构,硝酸改性提高活性焦的氧含量、比表面积和微孔率.同时研究了V2O5负载量、反应温度、Q浓度、空速等因素对NO脱除率的影响.结果表明,在V2O5负载量为3％、反应温度150℃,O2体积分数为5％,空速2500 L/(M·h)时NO的脱除率可达61.89％.     

低温NH3-SCR脱硝催化剂研究进展

低温NH3-SCR脱除NOx是一种有潜力的烟气脱硝技术.综述了低温NH3-SCR脱硝催化剂的研究现状,重点介绍了锰基催化剂、钒基催化剂,以及其他金属氧化物基催化剂的研究状况,阐述了制备方法、催化剂载体,以及以不同金属改性对催化剂脱硝活性的影响.其中具备高比表面积、良好非晶态结构的低温NH3-SCR催化剂都有良好的低温脱硝活性.以CeO2改性锰(MnOx)基催化剂为例,探讨了低温NH3-SCR脱硝催化剂的脱硝机理.反应气体(NH3、NO和O2)在催化剂表面的吸附在低温NH3-SCR脱除NOx中发挥了重要作用.CeO2改性锰基催化剂催化NH3-SCR反应过程中涉及ER机理和LH机理,并且NH2与气态NO发生反应生成亚硝胺(NH2NO),进一步分解为N2和H2O是关键步骤.就燃煤烟气中水蒸气(H2O)和SO2在低温条件下对低温NH3-SCR脱硝催化剂的失活机制进行了阐述.烟气中的水蒸气与反应气体的竞争性吸附能够导致催化剂脱硝活性的降低.水蒸气(H2O)和SO2共同存在对低温NH3-SCR催化剂脱硝活性的影响表现为两者共同作用.烟气中水和SO2存在时生成的硫酸盐沉积在催化剂表面,并导致催化剂失活.     

阴极扩展电催化还原法对五氯苯酚的脱氯特性

以负载Pd催化剂的活性碳纤维作为扩展阴极,对吸附在活性碳纤维上的五氯苯酚进行了电催化还原脱氯研究.考察了电解质浓度、催化剂含量、电流密度等主要因素对还原脱氯效率的影响.结果表明,电解质浓度0.25 mol·L-1,温度40℃,电流密度25 mA·cm-2,催化剂Pd的含量5%,反应4 h,五氯苯酚的降解率可达到94.3%.通过中间产物的分析对电催化还原脱氯反应机理进行了初步探讨.     

以Cu-ZSM-5为催化剂乙烯选择性催化还原烟气脱硝的试验研究

介绍了采用乙烯作为还原气体、Cu-ZSM-5为催化剂的烟气脱硝工艺流程.首先,研究了催化剂的制备方法,Na-ZSM-5分子筛作为催化剂载体,用浸渍法制成了不同负载量的Cu-ZSM-5分子筛催化剂.其次,研究了培烧条件对催化剂活性的影响,包括反应温度、气体流速以及反应气中O2的浓度等催化还原反应工艺参数.最后,研究了掺杂Ce4+离子对Cu-ZSM-5分子筛的活性影响.     

火电厂NO_x“超低排放”技术探索与展望

火电行业是NOx等大气污染物减排的重点行业,通过炉内低氮燃烧结合尾部烟气脱硝技术对NOx排放进行控制,是实现"超低排放"的可行路径。对选择性催化还原(SCR)脱硝系统进行改进,包括催化剂热态活性评价、冷态流场和浓度场模型试验以及全SCR脱硝系统的计算流体力学(CFD)模拟等。通过对现有催化剂全反应器尺度的数值模拟,认为脱硝系统要达到"超低排放"(NOx低于50 mg/m3),SCR入口NOx浓度上限为200 mg/m3。脱硝效率的主要影响因素包括催化剂活性、流场和浓度场均匀度、气体与催化剂间的气-固相传质速率,其中气-固相传质速率是整个脱硝过程的决速步骤,是下一步研究工作关注的重点。     

催化还原SO2为单质硫技术的研究进展

催化还原法脱硫是一种能够直接回收单质硫的烟气脱硫(FGD)技术,近年来倍受关注.尽管催化还原法脱硫技术所采用的催化剂的种类繁多,但是该技术所采用的还原剂的种类却相对较少.以H2、C、CH4、NH3和CO 5种还原剂为分类标准,综述了催化还原SO2为单质硫技术的主要研究成果;讨论了相关催化剂的性质和催化反应机理;分析了不同还原脱硫技术的优缺点.最后,论述了催化还原法脱硫有待解决的关键问题与发展趋势.     

浸渍液pH值对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响研究

为提升V-Mo/Ti催化剂的脱硝性能,在催化剂制备过程中调节浸渍工艺参数,制备了一系列不同浸渍液pH值的催化剂,采用XRD、N2-吸附脱附、拉曼光谱、UV-Vis、H2-TPR、NH3-TPD等手段对催化剂进行表征,考察了pH值的变化对催化剂物理化学性能的影响,采用固定床微型反应器对催化剂的脱硝性能进行评价。结果表明,降低浸渍液pH值,可以抑制催化剂上VOx物种的聚合,提升催化剂的还原性能,有利于提升催化剂的脱硝效率,降低脱硝反应过程中N2O生成量。同时,浸渍液pH值的变化,也会影响催化剂的酸性性能。当浸渍液pH值低于3.64时,催化剂酸性性能显著降低,造成催化剂脱硝性能降低;当浸渍液pH值控制在3.64时,催化剂的还原性能和酸性性能匹配较好,从而显示了较高的脱硝性能。     

甲醇对等离子体脱硫脱硝影响的实验研究

应用等离子体耦合催化剂进行烟气同时脱硫脱硝实验,重点分析了甲醇对脱硫脱硝效率的影响,同时研究了反应温度、甲醇浓度等因素的影响。实验结果表明,在V2O5/TiO2催化剂耦合等离子体反应器中,200℃时添加0.4%的甲醇能将NO的氧化效率从38%提高到99%。     

燃煤电站锅炉技改中控制氮氧化物的效果

原锅炉热损失较大,NOx排放超标,改造后的锅炉增加了新型燃烧器,既减少了热损,又能减少NOx排放量,使NOx排放浓度达到国家规定标准。     

焦炉加热过程中热力型氮氧化物的生成及影响因素研究

以武钢焦化公司6 m、7 m、7.63 m 3种炉型焦炉为对象,研究了焦炉加热过程中热力型氮氧化物的生成规律和影响因素。结果表明,焦炉氮氧化物排放量与炉型、空气过剩系数以及立火道温度有着直接的关系。7 m、7.63 m焦炉的氮氧化物排放量平均值均在210 ppm以下,6 m焦炉氮氧化物排放量平均值在400 ppm以上。6 m焦炉废气中NOx排放量明显高于7 m和7.63 m焦炉,这是由于7 m和7.63 m焦炉采用了分段加热方式,可以有效控制在焦炉加热过程中热力型NOx的生成,有利于减少最终烟气中NOx的浓度。     

Kinetic and 2D reactor modeling for simulation of the catalytic reduction of NOx in the monolith honeycomb reactor

Emission of NO_x is of primary environmental concern in the oil sands industry. Selective catalytic reduction (SCR) is one of the best NO_x reduction technologies. The present study discusses the testing of a mechanistic kinetic model for the SCR of NO_x to describe the kinetics of V₂O₅/TiO₂ catalysis at atmospheric pressure and a temperature of 623 K in a monolith honeycomb reactor. The modeling results impart insight into the significance of the diffusion with reaction steps and guidance for optimal monolith design for SCR. The validated expression would predict the conversion performance of the catalysts for different values of temperature inlet and ammonia concentration. A good agreement between experimental and model results has been obtained. A heterogeneous numerical model consisting of coupled mass and momentum balance equations was solved using the finite elements method without neglecting the axial dispersion term. The operating range for the catalyst relies on the NO conversion and emission. The optimum operating range for the best performance of the reactor is discussed.     

水泥行业NOx污染防治及减排措施研究

环境污染问题是现代社会面临的一项重要问题。NOx作为大气污染物的重要组成部分之一,我国现行规定水泥行业的NOx排放限值为400mg/Nm^3,这与国际标准之间尚存在较大的差距。近年来,随着社会经济的快速发展,人们对环保的要求也越来越高,因此水泥行业必须要更加开展好NOx污染防治及减排工作。本文主要针对水泥行业NOx污染防治及减排措施进行了研究,希望有助于提升相关工作质量,促进环境保护。     

中国燃煤电厂SCR技术的应用现状和发展

对中国燃煤电厂氮氧化物污染现状进行了分析,造成大气污染的主要污染物之一是氮氧化物,而氮氧化物的排放中有70%来自煤炭的直接燃烧.介绍了选择性催化还原法(SCR)技术及其在中国燃煤电厂的应用,并指出了中国燃煤电厂SCR脱硝技术的发展方向.     

水蒸气对乙烷在金属铁表面还原NO的影响

温度在300~1 100℃时,由程序控温电加热水平陶瓷管反应器在N_2气氛和模拟烟气气氛下,试验研究了水蒸气对乙烷(C_2H_6)在金属铁表面还原NO的影响。在不同温度和模拟烟气中C_2H_6的化学计量比条件下测试了NO的还原效率,讨论了水蒸气对NO还原效率的影响。对反应后铁样品的组分和微观结构变化进行了XRD和SEM分析。结果表明,水蒸气参与了金属铁的氧化反应,而C_2H_6参与了Fe2O3的还原反应,它们的共同作用影响了铁表面的微观结构和组分的变化,从而影响了NO的还原效率。在N_2气氛中,700℃以上时水蒸气降低了C_2H_6还原NO的效率。当C_2H_6的量一定时,随着水蒸气的增加,NO的还原效率有一定的增大。有水蒸气、800℃以下时,不使用C_2H_6时的NO还原效率低于有C_2H_6时,而在800℃以上时高于有C_2H_6时的NO还原效率。在N_2氛围和含有水蒸气条件下,800℃以下时C_2H_6在金属铁表面还原NO的效率要高于相同条件下甲烷(CH4)的效率;800℃以上时C_2H_6/CH4在金属铁表面还原NO的效率的差距逐渐减少。在模拟烟气、800℃以上、富燃料条件下,水蒸气和SO_2对C_2H_6在金属铁表面还原NO的影响较小,可忽略。在模拟烟气(O_2体积分数2.0%、CO_2体积分数16.8%、NO体积分数0.05%、H_2O体积分数7%、SO_2体积分数0.02%、N_2配平)、900℃以上、富燃料条件下,如空气过量系数SR1=0.7时,C_2H_6还原NO的效率超过90%。在富氧条件下,水蒸气使NO的还原效率显著提高,如在模拟烟气(O_2体积分数2.0%、CO_2体积分数16.8%、NO体积分数0.05%、N_2配平)中,当SR1=1.2、1 000℃时,体积分数7%的水蒸气使NO的还原效率增加了27.6%。