钒基催化剂同步去除燃煤烟气中甲苯与NOx研究

采用不同工艺制备V₂O₅-WO₃-MoO_x/TiO₂堇青石整体式催化剂,以甲苯和NO为探针分子,考察了Mo的负载量、涂覆方法、粘结剂的种类等制备工艺对整体式催化剂性能的影响,用XRD、SEM-EDS、FT-IR、BET等技术对催化剂进行了表征分析.结果表明,采用涂敷法,以添加量为1%的甲基纤维素为粘结剂所制备的V1W6Mo3/TiO₂堇青石蜂窝陶瓷整体式催化剂具有最优活性和稳定性（T₉₀为307℃,负载率为28.26%,脱落率为6.81%）,在燃煤烟气中具有优异的同步去除VOCs与NO性能,甲苯去除率可达99%,NO去除率为100%,N₂选择性为99%.XRD、SEM-EDS表明V、W、Mo活性组分分布均匀且高度分散.FT-IR证明添加甲基纤维素的整体式催化剂具有优异的抗硫性能.     

铁锰基整体式催化剂催化燃烧甲苯和氯苯性能

对比了3种不同合成方法(等体积浸渍法、超声辅助浸渍法、氧化还原沉淀法)制备的铁锰复合过渡金属氧化物负载堇青石整体式催化剂,通过BET、SEM、XRD、H₂-TPR、XPS等表征手段分析了催化剂物理结构和化学性质.结果表明,氧化还原沉淀法负载的铁锰氧化物具有独特的片层状结构,暴露出较大的比表面积和较多的活性位点,其表面氧物种还原温度更低、Mn⁴⁺含量更高,增强了其催化燃烧性能.该催化剂对甲苯和氯苯表现出优异的催化性能,T₅₀分别为200℃和261℃,T₉₀分别为270℃和320℃,其热稳定性及耐久性也表现良好.     

载体酸处理对CuMnCeOx/堇青石微波催化燃烧甲苯性能的影响

针对堇青石载体比表面积小、活性组分分散程度低等问题,本研究使用盐酸对蜂窝状堇青石载体进行酸蚀处理以增大其比表面积.在采用等体积浸渍法制备CuMnCeO_x/酸蚀堇青石催化剂的基础上,开展了微波催化燃烧甲苯试验以考察酸处理对催化剂活性的影响,同时对CuMnCeO_x/堇青石与CuMnCeO_x/酸蚀堇青石催化剂进行BET、SEM、PSDA和XRD等表征测试.结果表明,堇青石载体的比表面积由酸蚀前的0.153 m²·g^-1提高至酸蚀后的1.024m²·g^-1;酸蚀未改变堇青石载体的晶体结构,同时CuMnCeO_x/酸蚀堇青石活性组分的特征峰相较于CuMnCeO_x/堇青石催化剂有所增多.在处理气量为0.12m³·h^-1、甲苯初始浓度为1000 mg·m^-3和床层温度为160℃的反应条件下,CuMnCeO_x/酸蚀堇青石催...     

V-Mo/TiO2堇青石负载型脱硝催化剂的制备和性能

随着环境问题日益突出,锅炉烟气中氮氧化物（NO_x）的脱除成为亟待解决的问题。采用同步浸渍法制备了堇青石蜂窝负载型脱硝催化剂,研究了钒含量、温度、气时空速以及酸处理等对堇青石负载型脱硝催化剂脱硝效率的影响,同时采用BET、XRD等对催化剂进行物理化学表征。结果表明:负载型脱硝催化剂脱硝效率随着V₂O₅含量的增加逐渐变大,脱硝效率随着温度提高先增加后降低;在340℃时,负载型催化剂达到较好的脱硝效果,脱硝效率达到98%以上（气时空速为18000 h-1）;硫酸处理后的催化剂脱硝效率提高1~3百分点,而HCl处理后的催化剂脱硝效率降低4~8百分点;堇青石负载型催化剂负载率维持在25%左右,经过超声处理后的脱落率<10%。     

O3氧化-湿式镁法同步脱除烧结烟气中NOx和SO2的中试研究

为了探究烧结烟气O₃镁法吸收技术的实际应用情况,对模拟烧结烟气开展O₃氧化镁法吸收技术的中试研究。采用中晶中试试验平台研究验证O₃氧化镁法吸收技术的脱硫脱硝超低排放路线,研究表明:在烟气量为1000 m3/h,ρ(SO₂)为1500 mg/m3,ρ(NO)为280 mg/m3,烟温为130 ℃的条件下,将n(O₃)∶n(NO)控制在1.5∶1以上时,NO氧化效率可稳定达到100%,系统整体NO_x脱除率可达到90%,出口的ρ(NO_x)可维持在20~35 mg/m3。研究结果表明,中试条件下O₃氧化镁法吸收技术应用于烧结烟气脱硫脱硝满足钢铁行业对硫氧化物和NO_x的超低排放标准。     

多级孔RuCe/ZSM-5催化氧化氯苯的抗中毒性能研究

以硅酸四乙酯为硅源,铝酸钠为铝源,海藻酸钠和四丙基氢氧化铵为模板剂,采用原位水热晶化法制备多级孔ZSM-5分子筛,负载Ru和Ce制备出RuCe/ZSM-5催化剂,考察了多级孔结构对RuCe/ZSM-5催化剂催化氧化氯苯性能的影响,并通过XRD、BET、XPS、H₂-TPR、GCMS、TGMS等分析手段对催化剂进行了结构表征.结果表明,当分散液物质的量的比为1SiO₂:0.02Al₂O₃:0.15TPAOH:0.04SA:40H₂O,Ru和Ce的负载量分别为0.8%和10%,焙烧温度为350℃时,RuCe/ZSM-5催化剂催化氧化氯苯活性最佳,在氯苯浓度为2600 mg·m^-3,反应空速为10000 h^-1时,T₉₀(氯苯转化率达到90%)为247℃,并且在反应温度为325℃时,氯苯转化率能持续48 h维持100%,而传统微孔RuCe/ZSM-5催化剂T₉₀为302℃.多级孔RuCe/ZSM-...     

酸预处理对整体式催化剂载体性能的影响研究

通过使用不同浓度,不同类型的酸溶液,在不同条件下对堇青石载体进行预处理,考察了酸预处理前后载体本征性能的改变和对甲苯催化性能的影响,测试了其失重率,吸水率,上载率本征性能,并通过XRF,BET,SEM等手段进行表征测试分析.结果发现,通过使用20% HCl对堇青石载体进行加热处理3h,可获得最优性能的堇青石载体.吸水率较处理前可提升48.0%以上,活性组分上载率可达14.5%,皮尔逊检验表明吸水率与上载率存在中度正相关的相关性.通过对甲苯催化活性测试,其结果表明,通过酸预处理,堇青石载体比表面积提升10倍以上,由其制得的整体式催化剂催化降解甲苯的T₁₀和T₉₀分别为142和200℃.     

酸预处理对整体式催化剂载体性能的影响研究

通过使用不同浓度,不同类型的酸溶液,在不同条件下对堇青石载体进行预处理,考察了酸预处理前后载体本征性能的改变和对甲苯催化性能的影响,测试了其失重率,吸水率,上载率本征性能,并通过XRF,BET,SEM等手段进行表征测试分析.结果发现,通过使用20% HCl对堇青石载体进行加热处理3h,可获得最优性能的堇青石载体.吸水率较处理前可提升48.0%以上,活性组分上载率可达14.5%,皮尔逊检验表明吸水率与上载率存在中度正相关的相关性.通过对甲苯催化活性测试,其结果表明,通过酸预处理,堇青石载体比表面积提升10倍以上,由其制得的整体式催化剂催化降解甲苯的T₁₀和T₉₀分别为142和200℃.     

Mn1-yNiyOx的制备及其催化燃烧甲苯性能的研究

通过水热共沉淀法制备了Mn_1-yNi_yO_x复合氧化物催化剂(y=0.1~0.5),考察掺杂Ni对Mn基氧化物在甲苯燃烧中的影响,在获得最优锰镍比例后,对其热稳定性与耐久性进行测试,然后通过XRD、N₂吸脱附、SEM、H₂-TPR以及XPS对其物理结构和氧化还原性能进行表征.结果表明,Mn和Ni在甲苯吸附和活化中产生相互作用,生成更多的Mn⁴⁺以及表面吸附氧,提供大量的反应活性位点,增强了催化氧化性能.Mn_0.8Ni_0.2O_x在甲苯催化燃烧中表现出的催化性能最好,其热稳定性与耐久性也表现优异,与MnO_x在甲苯催化燃烧中相比,其T₅₀、T₉₀分别下降12和11 ℃,在238℃即可将甲苯完全氧化,并且碳平衡值约为99%,无二次污染产生,该研究成果可为挥发性有机化合物(VOCs)催化燃烧提供更好的方式和材料.     

Ce改性钒磷氧催化剂的制备及其脱硝性能研究

采用Ce调控负载型钒磷氧（VPO/TiO₂）催化剂的表面酸性并与之形成密切相关的微观结构,研究催化剂VPO-Ce/TiO₂的脱硝性能.结果表明,当P/V为1/3、Ce/V为1/4、活性组分负载量10%、催化剂焙烧温度为400℃时,催化剂的脱硝活性最好,反应温度250~350℃范围内的脱硝率高于96.0%.BET测试结果表明,催化剂0.1VP（0.33）O-Ce（0.25）/TiO₂的比表面积为10.74m²/g,较0.1VP（0.33）O/TiO₂提高了约58.6%.0.1VP（0.33）O/TiO₂表面化学吸附氧（O_α）和晶格氧（O_β）的比例O_α/O_β为72%,掺杂Ce后O_α/O_β升高至85%,Ce掺杂还能促进相邻V⁵⁺和V⁴⁺的形成,提高催化剂的氧化还原性能.Ce掺杂对催化剂的表面酸性影响较大,当Ce/V为1/4时催化剂表面Brønsted酸最强,这与活性测试相吻合.控制烟气中SO₂和水蒸气的体积浓度分别为200×10^-6和4vol.%,催化剂的脱硝活性在150~300℃温度范围内最高下降约15.8%,当温度高于300℃时催化剂的脱硝活性几乎不下降,且反应后的催化剂表面无硫酸根生成,催化剂呈现出较强的抗SO₂和水蒸汽的性能.     

水泥炉窑中低温催化脱硝技术中试性能

利用中低温SCR脱硝技术路线对水泥窑炉进行深度脱硝,设计建设了烟气处理量为10000m³/h的SCR中试实验装置,考察了在SNCR装置后烟气中未能反应的NH₃进一步在SCR（selective catalytic reduction）装置的脱硝效果,并分析了不同入口NO_x浓度对脱硝率的影响.结果表明,所研究的水泥厂仅采用SNCR（selective non-catalytic reduction）和低氮燃烧技术,能够将烟气中的NO_x控制在100~135mg/Nm³,在不喷氨的状态下SCR系统的脱硝效率可达到50%以上,说明SNCR反应存在着一定懂得氨逃逸;在SCR系统补充喷射氨气后,SCR脱硝效率有显著的提升,可提到至80%以上.通过低氮燃烧、SNCR与SCR等脱硝技术的联合使用,可将水泥炉窑烟气中NO_x的排放浓度控制在50mg/Nm³以内,满足超低排放要求;将经过较长时间稳定运行后催化剂从系统中取出,进行成分、孔径分布和脱硝活性对比,结果表明催化剂内部微孔会被部分堵塞,导致比表面积降低,但经吹扫处理催化剂的脱硝效率可恢复,说明催化剂在水泥窑炉烟气条件下长期运行未出现中毒现象.     

SCR气氛下Ce-W/TiO2催化剂的脱硝协同脱汞特性

在固定床反应器上研究了反应温度和烟气组分对Ce-W/TiO₂（物质的量比Ce：W=2：1）催化剂脱硝协同脱汞活性的影响.结果表明：反应温度对该催化剂的脱硝脱汞效率影响显著,在280~400℃温度区间,脱硝效率随温度升高而升高,而脱汞效率在温度为280℃与360℃的条件下较高,360℃时兼具最好的脱硝与脱汞效率.在SCR气氛中,HCl对Hg⁰的氧化脱除有极大的促进作用,低浓度的HCl也有利于脱硝效率的提高,但HCl浓度过高对NO的脱除有抑制作用;SO₂的存在对脱硝过程可起到促进作用,对Hg⁰的氧化有抑制作用.利用BET,XRD,SEM,TPD,XRF,NH3-TPD等分析手段对反应前后催化剂进行表征,结果表明：Ce-W/TiO₂无微孔结构,活性组分CeO₂和WO₃以高度分散的形式分布于载体表面.280℃条件下部分Hg以HgCl₂的形式吸附于反应后催化剂表面,随着反应温度的升高催化剂表面吸附态的汞急剧降低.SCR气氛中的HCl与SO₂会影响催化剂表面酸性,同时增加Cl和S元素含量,进而影响该催化剂的脱硝与脱汞效率.     

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.