低温锰基分子筛脱硝催化剂的研究进展

本文综述了近年来国内外有关低温锰基分子筛NH_3-SCR催化剂的研究进展,较为全面地总结了该系列催化剂主组分MnOx、助剂的选择及其对催化剂性能的影响,分析了锰基低温分子筛脱硝催化剂的H_2O和SO_2中毒机理,对锰基分子筛催化剂上低温NH_3-SCR反应机理进行了详细总结,并对分子模拟在分子筛催化剂设计中的应用做了介绍.最后,针对锰基分子筛应用于低温NH_3-SCR所存在的问题,展望了该领域未来可能的发展方向和研究热点.     

以TiO2为载体的锰铈系低温SCR脱硝催化剂抗硫抗水性能研究进展

开发具有低温、高活性、高抗硫抗水性的NH₃-SCR脱硝催化剂成为目前广大学者的主要研究方向。锰铈催化剂因为其优异的低温活性而具有广阔的应用前景,但反应气氛中的SO₂和H₂O会使催化剂中毒。本文分析了以TiO₂为载体的锰铈基催化剂在低温氨选择性催化还原过程中SO₂和H₂O的中毒机理,重点从添加助剂和改变催化剂形貌两方面介绍了提高锰铈催化剂抗硫抗水性的研究进展。最后针对目前锰铈催化剂存在的问题对其研究方向进行了展望。     

V2O5/ACF催化剂用于烟气低温脱硝的研究

采用等体积浸渍法制备V_2O_5/ACF,CuO/ACF和Fe_2O_3/ACF催化剂,在H_2O和SO_2存在下,三种催化剂选择性催化还原(SCR)NO_x的活性依次为V_2O_5/ACF>CuO/ACF>Fe_2O_3/ACF.对V_2O_5/ACF催化剂中V_2O_5担载量、反应温度和反应空速对脱硝活性的研究表明,当H_2O和SO_2存在时,V_2O_5的最佳负载量为0.5wt%,在反应温度为180℃,空速为2000 h~(-1)时,NO转化率可达84%,表明该催化剂具有良好的抗H_2O和SO_2毒化的能力.     

MnOx/PG低温SCR催化剂二氧化硫中毒及再生特性

采用等体积浸渍法制备了锰氧化物负载凹凸棒石(MnO_x/PG)低温SCR(Selective Catalytic Reduction)催化剂,在含硫气氛中进行低温SCR催化脱硝反应后受SO_2的毒化作用而失活.考察了热处理和水洗两种再生方式及再生工艺条件对中毒后的MnO_x/PG催化剂活性恢复的影响.结果表明,热处理不能有效恢复催化剂活性,而水洗再生可以使中毒催化剂的活性完全恢复;两种再生方法的工艺条件均对催化剂活性恢复效果不大.通过BET、SEM、元素分析等表征手段对催化剂中毒机理和中毒前后性能变化进行分析.结果表明,硫酸铵盐和多聚SO_4~(2-)的形成是导致MnO_x/PG催化剂活性降低的主要原因.热处理使催化剂部分活性恢复的原因在于表面硫酸铵盐的分解,而水洗再生可以有效的去除催化剂表面的硫酸铵盐和SO_4~(2-)聚合体,进而催化剂活性完全恢复.     

稀土复合氧化物汽车排气净化催化剂的SO_2中毒及再生考察

一、引言 随着汽车工业的发展,汽车排气带来的环境污染问题日益突出。用于汽车排气净化催化剂的铂系金属,成本昂贵,资源缺乏,应找寻新的替代催化剂。自从1971年Libby提出稀土钙钛矿型催化剂可望用于汽车排气净化以来,各国先后开展研究,并且研究范围扩展到各种稀土复合氧化物,其氧化活性很高,但存在着严重的SO_2中毒问题。 本文对该类催化剂的SO_2中毒及再生进行了考察。通过比较,找到了抗SO_2中毒较好的催化剂,并发现了行之有效的对抗毒不足进行补偿的低温再生法。对该抗毒较好的催化剂改变反应条件,考察SO_2中毒情况,说明只要选择适当条件,该催化剂具有很大实际应用价值。     

基于CeO_2/TiO_2催化H_2O_2氧化低温脱硝的实验研究

以H_2O_2为氧化剂对NO进行低温氧化脱硝,考察了非催化和纳米TiO_2催化作用下的H_2O_2氧化低温脱硝性能;并以纳米TiO_2为载体,采用等体积浸渍法掺杂过渡金属氧化物CeO_2进行改性,制备了一系列CeO_2/TiO_2催化剂,探究了其催化作用下H_2O_2的氧化脱硝性能,并筛选获得了催化剂的最佳CeO_2负载量;进一步针对最优催化剂,考察了不同烟气工况对催化剂活性的影响,并进行了XRD、H2-TPR以及XPS等表征分析.表征结果显示,CeO_2的负载量会影响催化剂中晶格氧的含量,晶格氧相对含量的增加有利于氧化还原反应中的电子传递,这是促进H_2O_2活化分解的关键.实验结果表明,CeO_2/TiO_2催化剂能有效促进H_2O_2的活化分解实现低温脱硝,且CeO_2负载量为3%wt时,催化活性最高;在烟温为160℃、[H_2O_2]/[NO]物质的量比为2以及空速为30000 h-1时,NO转化率最高可达76%.     

纳米负载型V2O5-WO3/TiO2催化剂碱及碱土金属中毒

实验制备了陶瓷颗粒为骨架的纳米级V2O5-WO3/TiO2(C)催化剂,采用浸渍法模拟碱及碱土金属中毒,研究中毒对催化剂脱硝活性的影响,通过BET、XPS、NH3-TPD技术分析了碱及碱土金属对催化剂的失活作用.结果表明,碱及碱土金属K、Na、Ca能够明显降低催化剂脱硝活性,350℃时,K、Na中毒催化剂活性降低了约30%左右,Ca中毒催化剂降低了20%.碱及碱土金属没有改变催化剂表面物种组成,催化剂活性与催化剂表面强氨气吸附位数量具有线性关系,K、Na、Ca与催化剂表面活性酸位结合,使催化剂中毒.     

NH3再生提高蜂窝状V2O5/ACH催化剂脱硝活性的机理

对NH3再生提高V2O5/ACH催化剂脱硝活性的微观机理进行了分析.结果表明,在初次同时脱硫脱硝过程中,V2O5/ACH催化剂表面会形成一定量的含氧官能团和有利于NH3化学吸附的SO2-4离子,进而在330℃NH3再生过程中,含氧官能团与吸附的NH3反应转化为含氮官能团;在二次同时脱硫脱硝过程中,NO不仅与NH3反应,而且也与催化剂表面形成的含氮官能团反应,从而提高了V2O5/ACH催化剂的脱硝活性.     

碱金属氧化物对V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝性能的影响

在V2O5-WO3/TiO2催化剂上负载碱金属氧化物（K2O,Na2O）,通过BET,XRD和SEM等方法对微观结构进行表征,研究不同含量碱金属氧化物对催化剂脱硝活性、N2O生成率和SO2氧化率的影响.结果发现,较大含量的碱金属对催化剂微观结构有一定影响.碱金属氧化物与催化剂表面V物种的结合生成部分碱金属盐（如KVO3）,改变了催化剂的表面结构,使催化剂中有效活性位的数量大大降低,从而导致催化剂活性降低.两种碱金属氧化物对催化剂的毒性顺序为K2O〉Na2O.     

钾盐沉积V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备及再生

采用浸渍法制备钾盐沉积V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,利用BET、FESEM、XRD和激光拉曼对催化剂进行表征.通过分析催化剂活性与理化性质,来考察钾盐沉积对V_2O_5-WO_3/TiO_2SCR催化剂脱硝活性的影响.考察了中毒前后、不同的再生方法和测试时间对氨气选择性催化还原NO的影响.结果表明,钾盐沉积的V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂随着钾盐溶液浓度的增加中毒能力越强.不同的再生方法使得钾盐沉积V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的脱硝活性均有不同程度的提高.整体来说,水洗酸洗加钒的再生催化剂脱硝效率可以恢复到98%、99%左右.     

ZrO2掺杂的V2O5/TiO2催化剂表征及催化还原NOx

采用共沉淀法制备出不同锆掺杂量的钛锆复合载体(TiO2-ZrO2),运用XRD和BET研究其微观结构,结果显示钛锆物质的量之比1∶1时复合载体具有最大的比表面积,可达256.01 m.2g-1.以此为载体制备了V2O5/TiO2-ZrO2催化剂,并添加少量CeO2对其改性.采用XRD、BET、H2-TPR、原位FT-IR等手段研究其活性组分的表面分散状态、氧化还原特性和表面酸性.结果显示,V2O5高度分散在载体上;与纯V2O5相比,复合载体上V2O5的还原峰向低温方向发生了偏移;催化剂表面包含了大量的B酸和L酸.模拟氨气催化还原NO(NH3-SCR)的脱硝反应活性测试表明,V2O5/TiO2-ZrO2催化剂具有较好的热稳定性和较宽的活性窗口,少量CeO2的加入提高了催化剂的低温活性.     

Mnx/SEP(海泡石)催化剂低温NH_3-SCR脱硝性能

以Mn(CH_3COO)_2和KMnO_4为前驱体,采用原位生长法在海泡石(SEP)载体表面负载锰氧化物,制备Mnx/SEP催化剂应用于低温SCR脱硝反应.分别考察了制备工艺及反应条件等因素对Mnx/SEP催化剂低温NH_3-SCR脱硝活性的影响.采用BET、XRD、SEM、XPS等表征手段对催化剂的结构和形貌进行表征分析.结果表明,在锰负载量为8 wt%、n(Mn(CH_3COO)_2)/n(KMnO_4)为3∶2时所制备的催化剂具有较佳的NH_3-SCR低温脱硝活性.当空速为10000 h~(-1)、反应温度在100—250℃区间时,转化率为100%,表明该催化剂具有高空速适应性.锰氧化物活性组分在海泡石表面的均匀分布和高的分散性使催化剂具有较大的有效比表面积,有利于催化剂NH_3-SCR反应;此外n(Mn(AC)_2)/n(KMnO_4)对催化剂表面活性物种形态特别是表面Mn~(4+)/Mn~(3+)比具有显著影响,进而与催化剂的低温SCR脱硝活性紧密相关.     

商业钒钛基选择性催化还原法脱硝催化剂的抗毒改性

通过浸渍法向商业V2O5(WO3)/TiO2催化剂中掺杂了不同浓度的Ni或Zr元素,并对催化剂进行了K中毒前后的活性测试以及EDS、BET、XRD、FT-IR、H2-TPR、XPS表征测试.结果表明,掺杂Ni或Zr后催化剂抗K中毒能力显著增强,EDS和XRD结果显示Ni和Zr能进入催化剂体系,催化剂载体TiO2保持原有锐钛矿晶型,其他元素则以高度分散或无定形状态存在.NH3吸附FT-IR实验证明掺杂Ni后催化剂表面形成了新的Lewis酸位,而Zr的加入使原有Bronsted酸位得以增强,这是两种元素的掺杂均能提高催化剂抗K中毒能力的原因.H2-TPR和XPS实验证实掺杂后催化剂氧化还原能力得到了增强,弥补了比表面积减少的不利因素.     

烟气脱硫脱硝用铜基催化剂的制备及评价

以CuO为主要活性组分制备了CumVnOx/ZSM-5和CuO/γ-Al2O3两种催化剂,分别进行BET,XRD和TEM表征,分析了反应前后催化剂的比表面积,晶型及骨架结构的变化,结果表明:CuC2O6/ZSM-5结构稳定,其失活是由于孔口中毒造成,还原后大部分可恢复;CuO/γ-Al2O3在反应后有部分烧结,其失活是由于结构破坏和均匀吸附中毒造成的,前者是永久性失活,而后者是暂时性失活,优化工艺后的最佳脱硫脱硝效率分别达到99.6%和97.8%,10h内的稳定活性分别为97%和83%.     

NaClO_2湿法氧化脱硝污染物排放特征与监测方法研究

针对应用NaClO_2作为氧化剂氧化吸收低温烟气中的NO_x,基于实际工业应用烟气排放的实测结果分析,探讨了脱硝烟气组分对NO_x和SO_2监测方法的影响,分析评估了烟气脱硝后NO_x的实际排放水平、净化效率及其影响因素,讨论了NaClO_2湿法氧化脱硝二次气态污染物的排放水平与特征,以期为制定科学合理的NO_x排放控制策略提供科学依据。研究选择北京市3家供热厂9台实际使用的NaClO_2湿法氧化脱硝燃煤供暖锅炉,根据相关文献烟气模拟试验的最佳试验条件,采用4种NO_x与SO_2监测方法,对其脱硝烟气中气态污染物的排放进行了实测。结果表明,锅炉烟气经MgO或NaOH湿法脱硫和NaClO_2湿法氧化脱硝后,SO_2基准氧含量排放浓度为2~7mg·m~(-3),低于北京市地方排放标准限值(10mg·m~(-3));而NO_x基准氧含量排放浓度为92~105mg·m~(-3),超过了现行北京市地方标准排放限值(80mg·m~(-3))。烟气净化装置SO_2净化效率高达99.1%~99.6%,NO_x净化效率为52.5%~74.3%,平均为65.1%。净化装置SO_2进口浓度与烟气氧含量不影响其净化效率,而NO_x的净化效率与净化装置NO_x进口浓度及烟气氧含量有一致的变化趋势。烟气氧含量可能对NaClO_2湿法氧化脱硝系统NO_x的净化效率有一定的制约作用,使净化后烟气中NO_x的基准氧含量排放浓度维持于某一特定排放水平。NaClO_2湿法氧化脱硝二次污染物Cl_2逸出严重,排放浓度为1.4~30mg·m~(-3),平均为12mg·m~(-3),超标率89.7%;而HCl排放浓度为0.22~11mg·m~(-3),平均为2.2mg·m~(-3),97.4%达标。NaClO_2湿法氧化脱硝后烟气组分复杂,应选择适宜的监测方法测定NaClO_2湿法氧化脱硝后烟气中NO_x和SO_2的排放。     

载镍活性炭低温脱硫及其制备影响因素研究

活性炭负载镍催化剂具有较好的低温脱硫性能。为研发适合钢铁企业烧结烟气低温脱硫的活性炭,以椰壳活性炭为研究对象,采用硝酸镍浸渍法制备载镍活性炭,使用模拟烧结烟气开展了炭基和载镍(0.5%、1%、2%、3%、4%)活性炭(0.5Ni/AC、1Ni/AC、2Ni/AC、3Ni/AC、4Ni/AC)脱硫实验,并通过扫描电镜和X射线衍射仪对炭基和催化剂进行表征。炭基脱硫性能研究结果表明,当反应温度为30℃时,炭基活性炭脱硫效果最好,反应温度越低对物理吸附越有利,反应温度越高对化学吸附越有利;分析表明炭基脱硫机理为SO_2、O_2和H_2O被活性炭吸附成为吸附态,主要在微孔条件下形成硫酸。载镍活性炭脱硫反应温度、空速和SO_2入口质量分数影响因素研究结果表明,反应温度为60℃时,1Ni/AC催化剂具有最佳的脱硫率,其保持100%脱硫率的时间长达120 min;脱硫剂的脱硫率随空速的升高而不断下降,低空速有利于反应的进行;SO_2的入口质量分数在0.1%~0.3%时,有利于脱硫反应的进行。分析脱硫前后催化剂表征结果可知,脱硫反应后会在活性炭孔表面出现大量脱硫产物,堵塞了活性炭孔道,覆盖了催化剂表面的活性位,中断了催化剂脱硫反应链。当焙烧温度大于900℃时,镍全部以单质镍形式存在于活性炭中;600~800℃焙烧温度条件下,脱硫剂具有较高的脱硫率,镍的主要存在形态为Ni O。当Ni的负载量为1%时,脱硫剂具有最好的脱硫效果。研究结果可为烧结烟气低温脱硫及多污染物协同治理提供借鉴。     

汽车尾气净化非贵金属催化剂SO2中毒机理研究

用TPD,IR,XPS等方法研究了汽车尾气净化的复合氧化物催化剂SO_2中毒机理。结果表明,催化剂SO_2中毒失(?),首先是SO_2在催化剂活性中心上进行化学吸附,然后部分SO_2与活性组分生成相应的亚硫酸盐和硫盐酸,从而使催化剂失活。SO_2的化学吸附及部分生成相应的亚硫酸盐,与生成硫酸盐相比,对催化剂失活的影响,前者更为明显。     

SCR钒基催化剂吸附氨和水的密度泛函研究

利用密度泛函理论和原子簇模型,对NH3和H2O分子在选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂表面不同吸附位上的吸附进行了研究.结果表明:NH3能吸附在V2O5表面的Lewis和Bronsted酸位,但在后者吸附位上更稳定.当V2O5以多聚物结构存在时,NH3能与O(1)H生成稳定的NH4 ,该物质在SCR反应中起着关键作用,吸附能为-128 kJ·mol-1;同时水也可与该吸附位形成稳定构型,吸附能为-97 kJ·mol-1.在V2O5表面,水与NH3的吸附能相当,两者发生竞争吸附,从而在一定程度上对SCR脱硝反应产生抑制作用.     

Pt/SiO_2-Al_2O_3抗硫型柴油车尾气净化氧化催化剂的制备及性能

使用浸渍法制备了一系列SiO2含量不同的改性Al2O3材料,并以此为载体制得一系列Pt/SiO_2-Al_2O_3柴油车尾气净化氧化催化剂(DOC).N2吸附-脱附实验和扫描电子显微镜(SEM)检测证实,SiO_2以多孔形式均匀覆盖在Al2O3表面,没有明显影响Al2O3的织构性质.运用热重法对各催化剂的抗硫性进行了表征,结果证实,SiO_2的引入有效提高了Pt/Al_2O_3催化剂的抗硫性;经硫累积实验后,所制备的Pt/SiO_2-Al_2O_3系列催化剂硫酸盐累积量均小于1.0 wt.%,而Pt/Al_2O_3的硫酸盐累积量约为3.94 wt.%.催化剂活性检测结果表明,适量SiO_2的引入不会影响Pt/Al_2O_3催化剂的活性;当SiO_2引入量为18 wt.%时,Pt/SiO_2(18%)-Al_2O_3催化剂不仅抗硫性能优异而且具有更好的耐久性,模拟柴油车使用160000 km后,其催化活性未明显降低.因此,本研究认为SiO_2在Pt/Al_2O_3DOC催化体系中,可以起着抑制硫中毒及提高耐久性的作用.     

锰基累托石低温NH3-SCR催化剂的制备方法

本文以天然累托石(REC)为载体,采用等体积浸渍法、共沉淀法和原位生长法负载MnOx制备Mn/REC催化剂用于烟气的低温SCR脱硝.采用XRD、SEM、TEM、BET、NH3-TPD和XPS等手段对催化剂的理化结构特性进行表征.考察制备方法及主要制备参数对催化剂理化性能及脱硝活性的影响,探讨影响催化剂低温SCR脱硝活性...