催化氧化法净化烟气中NO研究进展

一氧化氮(NO)的氧化是发展氨法同时脱硫脱硝技术的关键,本文从NO催化氧化机理、催化剂的类型及抗硫抗水性等角度分析了活性炭、分子筛、贵金属和过渡金属氧化物等催化剂催化氧化NO的性能及存在的主要问题,并提出通过增强催化剂的表面酸性来抑制SO_2的吸附及活性组分的硫酸盐化,是提高催化剂抗硫性能的一个有效途径;另外,可通过增加催化剂表面活性位的绝对数量进而降低H_2O分子对活性位点的占据比例,进而提高SCO催化剂的抗水性能。     

金属氧化物类催化剂上HC-SCR研究进展

烃类化合物选择性催化还原氮氧化物(HC-SCR)是一种极具应用前景的烟气脱硝技术,金属氧化物类催化剂因水热稳定性好、中高温催化活性较高而在HC-SCR领域得到广泛研究。该文系统介绍了载体类型、负载金属、制备方式、还原剂、H2O和SO2对金属氧化物类催化剂活性的影响,总结了其HC-SCR反应机理,对金属氧化物类催化剂在HC-SCR技术进一步应用研究进行了展望。     

氮掺杂二氧化钛负载钒磷氧催化氧化NO的实验研究

以VPO为活性组分,N掺杂TiO 2为载体,采用浸渍法制备了VPO/TiN催化剂,基于单因素实验研究了其对NO的选择性催化氧化(SCO)性能以及抗硫抗水性能。研究表明:当P/V为1/5、N/Ti为1、活性组分负载量为10%、焙烧温度为350℃时,催化剂的SCO活性最好,NO氧化率达到61%;光致发光光谱(PL)表征显示N掺杂TiO 2在催化剂表面形成的氧空位可增强催化剂对O 2的吸附;VPO/TiN催化剂抗硫抗水性能较强,反应后的催化剂表面未发现硫酸根的特征峰,水蒸气主要通过与NO竞争吸附占据活性位点来抑制催化剂的SCO活性。     

氧化法烟气脱硝技术的研究进展

在氮氧化物超低排放要求下,FGD(烟气脱硫)系统协同实现脱硝是经济可行的手段,基于NO氧化的烟气脱硝技术成研究热点。文章首先论述了氧化法脱硝技术的可行性;根据氧化过程中使用催化剂的情况,将NO氧化技术分为直接氧化和催化氧化2类,阐述了等离子体、臭氧、强氧化性溶液、半导体光催化等氧化脱硝方式的最新研究进展;同时对目前氧化法烟气脱硝技术领域关心的S、N竞争关系、N平衡、二次污染及成本控制进行了分析;指出了现有氧化法烟气脱硝技术的不足。最后,对氧化法烟气脱硝技术的研究方向进行了展望,评价了氧化法烟气脱硝技术在尾部烟气脱硝工业化应用的可行性。     

催化氧化NO催化剂Mn/ZrO2的制备与性能研究

以二氧化锆为载体负载锰氧化物,制备了MnO x/ZrO2催化剂用于催化氧化法(SCO)脱除烟气NO,考察了制备条件和反应条件对催化剂SCO活性的影响.同时,采用N2吸附、SEM、XRD及XPS等手段对催化剂理化性质进行了表征.结果表明,采用等体积浸渍法,以硝酸锰作为前驱体制备的Mn8/ZrO2/450催化剂在300℃、空速15000 h-1条件下,NO转化率可达84%,表现出较好的NO氧化活性.催化剂的主要活性组分为MnO2,在催化剂载体表面上呈现出较好的分散度.对催化剂进行了NO等温吸附与程序升温脱附,结合程序升温表面反应(TPSR)实验,探讨了催化剂表面NO催化氧化机理.研究发现,NO在该催化剂表面主要以吸附态反应,在含氧气氛中吸附态NO的氧化速率高于脱附速率,表面NO2的脱附峰温与最佳SCO活性温度相吻合.上述结果表明,NO转化过程速率受氧化产物NO2的脱附步骤控制,表面反应为快速步骤.     

选择性催化氧化H_2S的催化剂和载体研究进展

近年来,H2S选择性催化氧化技术作为一种新型脱硫工艺迅速发展起来,其核心技术是催化剂和载体的开发。概述了目前用于选择性催化还原H2S的各种催化剂和载体的应用现状。催化剂和载体主要包括各类金属氧化物、沸石类、活性炭及层柱黏土等。文章并对其研究成果进行总结,并对未来的研究发展方向进行了展望。     

基于ZrO2/TiO2催化H2O2氧化低温脱硝的实验研究

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ZrO_2进行改性,制备了一系列ZrO_2/TiO_2催化剂,以催化H_2O_2低温氧化NO脱硝,并采用X射线衍射(XRD)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)、O_2程序升温氧化(O_2-TPO)、X射线光电子能谱(XPS)及电子顺磁共振(EPR)等表征分析探究了影响H_2O_2脱硝活性的因素.表征结果表明ZrO_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.在微观表征的基础上,通过实验研究筛选获得了催化剂的最佳ZrO_2负载量,同时对比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;针对获取的最优催化剂,进一步考察了不同烟气工况对催化剂活性的影响.实验结果表明,ZrO_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ZrO_2负载量为4%(质量分数)时,催化活性最高;在烟温为160℃、[H_2O_2]/[NO]物质的量比为2及空速为30000 h~(-1)时,NO转化率最高可达81%.     

低温NH_3-SCR催化剂及脱硝机理研究进展

为了开发高活性、高抗性的低温NH_3选择性催化还原(NH_3-SCR)催化剂,介绍了4种主要低温脱硝催化剂(贵金属、分子筛、炭基材料和过渡金属氧化物)脱硝活性以及抗硫抗水性能的研究成果,分析了基于原位红外和密度泛函方法的低温脱硝研究。分析认为:由一种或多种金属材料组合的NH_3-SCR催化剂一般具有良好的低温活性,但抗硫、抗水性能有待进一步提升;催化剂的表面酸性酸量特性和活性位点暴露数量与抗硫抗水性能密切相关,脱硝机理有助于分析SO_2和水蒸气对脱硝过程的影响机制。     

固定源氨选择性催化还原脱硝催化剂研究进展

固定源NH₃选择性催化还原(NH₃-SCR)脱硝技术是目前最有效的固定源氮氧化物排放控制技术.催化剂是NH₃-SCR脱硝技术的核心,其中,金属氧化物催化剂的应用最为广泛.国内外学者就固定源NH₃-SCR金属氧化物催化剂反应活性及其中毒机制进行了大量研究和探索.本文梳理了钒基、锰基、铈基、铁基以及铜基等固定源NH₃-SCR催化剂体系的研究进展,总结了对催化剂活性具有毒害作用的二氧化硫、碱金属和重金属的中毒机制及耐毒对策,并对目前存在的问题作出思考,进一步展望了未来固定源NH₃-SCR脱硝技术的发展趋势.     

低温SCR脱硝催化剂过渡金属氧化物改性及硫中毒失活机制研究

以浸渍法制备MnOx-CeOx/ACF催化剂.在110~230℃温度范围内,MnOx-CeOx/ACF催化剂具有较好地低温选择性催化还原脱除NOx的活性.结果表明,该催化剂在150℃和230℃的脱硝效率分别达到80%和90%.加入Fe、Cu和V等过渡金属氧化物对MnOx-CeOx/ACF催化剂进行改性.该类过渡金属氧化物的加入对MnOx-CeOx/ACF的活性具有抑制作用.相比于MnOx-CeOx/ACF以及Cu和V改性的催化剂,Fe改性催化剂在一定时期内具有良好的抗SO2性能.在SO2存在下,Fe改性催化剂在初始6h内其脱硝效率保持在75%以上.X射线光电子能谱(XPS)和傅立叶转换红外光谱(FTIR)分析结果表明,催化剂失活包括两部分机制,一是形成硫酸铵盐,可粘附在催化剂表面使催化剂失活;另外一个机制是作为活性成分的锰铈等金属氧化物被SO2硫化形成金属硫酸盐.     

蜂窝状SCR脱硝催化剂成型配方选择

通过对钒钛基蜂窝状SCR脱硝催化剂的制备工艺研究,探索了二氧化钛(TiO2)载体及成型剂配方对产品机械性能及脱硝活性的影响.分别选用工业级硫酸法锐钛型TiO2和进口商业纳米锐钛型TiO2为载体原料,所考察的主成型剂包括二氧化硅(SiO2),活性氧化铝(γ-Al2O3),以及SiO2和硼酸(H3BO3)的混合粉体.进一步对载体及所制备催化剂样品进行表征,机械强度及脱硝活性测试.结果表明,商业纳米级TiO2较工业级TiO2在杂质含量、粉体粒径、分散度等方面占有明显优势,但TiO2晶粒尺寸要高于后者,比表面积亦低于工业级样品.在SCR催化剂制备上,相对工业级TiO2而言商业纳米级TiO2制备样获得了较高的机械强度,但其在脱硝活性方面并不占有优势.而对主成型剂配方的探索显示,以SiO2与H3BO3按一定比例混合得到的成型剂配方不但能够显著提高蜂窝状催化剂的机械性能,另一方面也能够维持其较高的脱硝活性,因此该配方作为钒钛基SCR催化剂的成型剂是合理可行的.     

Mo-Mn/TiO2催化剂的协同脱硝脱汞特性

采用浸渍法制备Mo-Mn/TiO₂催化剂,研究了反应温度、HCl和SO₂对其模拟烟气协同脱硝脱汞活性的影响.研究表明,过高的反应温度不利于汞的脱除过程,过低的温度则抑制脱硝反应的顺利进行,但在200℃时可兼具最优的脱硝和脱汞效率;HCl的加入促进汞的高效氧化,却明显降低催化剂对NO的转化;而烟气中SO₂的存在对催化剂的脱硝和脱汞过程均起到抑制作用.利用XRD、H₂-TPR和XPS等表征手段对硫中毒反应前后的催化剂进行了研究.结果表明,硫酸盐在催化剂表面的不断沉积和活性组分Mn⁴⁺及化学吸附氧O_α的消耗乃是致使催化剂失活的主要原因;另外,SO₂与NH₃和Hg⁰对催化剂表面活性位点的竞争吸附,也严重抑制催化剂的脱硝和脱汞反应.Mo-Mn/TiO₂的脱硝过程是通过Mn价态之间的相互转化来完成的,其中元素Mo和O₂是其转化得以实现的助剂;Mo-Mn/TiO₂对汞的脱除以催化氧化为主,金属氧化物中的晶格氧将Hg⁰转化为HgO而被脱除.     

复合氧化物催化材料上碳颗粒物的催化燃烧

针对柴油车排放碳颗粒物的控制 ,研制可应用于柴油车排放碳颗粒物催化再生复合氧化物催化材料 .通过运用热分析仪 (TGA)和程序升温氧化反应装置 (TPO)对复合氧化物催化材料的活性进行评价 ,研究了催化材料的组成、原子配比、催化材料与碳颗粒物质量比、H₂O的加入、焙烧温度对催化活性的影响 .实验结果表明 :双组分金属氧化物催化剂中 ,Cu-Mo-O有较好的活性 ;多组分金属氧化物催化剂中 ,Cu-K-Mo-O在原子比Cu∶K∶Mo =1∶1∶2 ,催化剂与碳颗粒物质量比为 5∶1时活性最好 ,其碳颗粒物起燃温度为 32.7℃ ,同时H₂O和焙烧温度对该催化剂的影响较小 ,是能够应用于柴油车排放碳颗粒物控制催化再生的良好催化材料 .     

制备工艺对La改性湿式氧化催化剂活性和稳定性的影响

采用CWAO(催化湿式空气氧化)法处理甲基橙模拟印染废水,以过量浸渍法制备催化剂,以水样COD_Cr去除率和脱色率表征催化剂的活性,以催化剂使用后处理出水中溶出的金属离子质量浓度表征催化剂的稳定性. 结果表明,多组分催化剂的金属组分构成为Cu、Fe、La,m(Cu)∶m(Fe)∶m(La)为1∶1∶2, 35℃下动态共浸渍8h,450℃下焙烧3h,由此制备得到Cu-Fe-La/FSC催化剂. 应用该催化剂,以CWAO法处理模拟印染废水,废水COD_Cr去除率和脱色率可分别达到79.1%和98.9%,催化剂的活性较高;使用该催化剂处理后的废水中Cu、Fe、La、Al的溶出量(以ρ计)分别为6.1、2.4、2.2、3.2mg/L,说明金属元素的溶出量较低,催化剂的稳定性较高.      

过渡金属催化剂对邻二氯苯的催化氧化研究

以过渡金属的氧化物制得催化剂系列 ,研究其对邻二氯苯的氧化活性 ,考察反应温度、催化剂负载量、空间速度对氧化过程的影响 ,过渡金属氧化物对邻二氯苯的氧化活性顺序为 :CrOx>CuOx >VOx >MnOx >MoOx。 5wt.%V 1 0wt.%Mo3wt.%Mn/Al2 O3催化剂在 350℃时对邻二氯苯转换率达到了 90 %以上。     

钙钛矿型La1.4FeO3.6处理餐厨废水的湿式氧化催化性能研究

Fe元素不易产生生物毒性,以氧化物所形成的钙钛矿型结构有氧空位产生或消除为基础进行可逆氧化-还原过程的特征。采用新型的钙钛矿型La1.4FeO3.6催化剂,对餐厨废水进行湿式催化氧化处理,考察钙钛矿型La1.4FeO3.6催化剂的催化性能。研究表明,在140℃氧分压为0.6 MPa的条件下催化剂对高浓度餐厨废水具有较高的催化活性,但由于催化剂本身的缺陷,存在催化剂流失的问题。     

过渡金属元素掺杂改性SCR对零价汞的催化氧化性能

为提高商用SCR催化剂对Hg0(零价汞)的催化氧化活性,研究了过渡金属对其进行掺杂改性的方法,并利用固定床反应平台考察了不同试验条件下改性催化剂对Hg0的氧化效率. 结果表明:Y、Zn、Ni和Zr等过渡金属的掺杂可明显抑制SCR催化剂的催化活性,而Fe、Cu掺杂改性SCR催化剂对Hg0的催化氧化性能有显著提升. 在反应温度为350 ℃、空速比为370 000 h-1、φ(HCl)为1×10-5的条件下,Fe、Cu掺杂改性的SCR催化剂对Hg0的氧化效率均能达到90%以上,并且Fe掺杂改性后的SCR催化剂的脱硝性能也未受到明显影响. 借助XRD和XPS等表征手段,对反应前后Fe掺杂改性SCR催化剂进行了研究,表明Fe改性SCR催化剂遵循Mars-Maessen和Langmuir-Hinshelwood机制,可明显提高对Hg0的催化氧化效率,因此,应用前景较好.      

尖晶石型MnCo_2O_4催化剂的制备及SCR性能研究

用柠檬酸配位燃烧法制备了尖晶石复合金属氧化物MnCo2O4,使用X射线衍射仪、傅立叶红外分析仪对其进行了表征,并进一步在固定床反应器中考查了该催化剂的催化氧化、还原NO的性能以及SO2的影响。结果表明,所制备的MnCo2O4催化剂呈现典型的尖晶石结构,在300℃,空速20000h-1时,NO氧化率可以达到30%,而NH3催化还原NO的效率可达99.5%,但SO2对其还原性能有明显影响。     

ACF负载催化剂制备对烟气脱硝影响的研究

介绍了采用浸渍法在活性炭纤维(ACF)上负载铜盐制备烟气脱硝催化剂的方法,探索了催化剂制备过程中焙烧温度、催化剂的负载方式、铜盐负离子的种类、催化组分负载量对催化剂催化活性的影响规律,实验结果表明,最佳焙烧温度范围为250～300℃,多次浸渍负载比一次浸渍负载效果要好,采用Cu(NO3)2作为负载铜离子的溶液,催化性能更好。