MnOx/α-Al2O3催化氧化燃煤烟气中Hg0的试验研究

在模拟烟气中研究了MnOx/α-Al2O3催化剂对烟气零价汞(Hg0)的催化氧化效果,以及反应条件对Hg0氧化率的影响.结果表明,300℃时催化剂的活性最大,模拟烟气含有20mL/m2 HCI时Hg0的氧化率达到91%.在8000～32000h-1空速范围内,Hg0氧化率保持在90%以上;空速提高到96000h-1时,氧化率开始下降,并与空速成反比.烟气中的SO2与HCI竞争催化剂上的活性位,对催化氧化反应有一定抑制,500mL/m3 SO2使零价汞的氧化率下降约20%.此外,还对MnOx催化氧化零价汞的反应机制进行了探讨.     

零价汞在MnOx/α-Al2O3-氯气体系中的催化氧化

为强化烟气中零价汞向二价汞的转化,利用模拟含汞烟气研究了以MnOx/α-Al2O3作为催化剂、利用氯气作为氧化剂催化氧化零价汞的方法.着重考察了氯气浓度、温度、空速和SO2对催化氧化零价汞性能的影响,并与HCl作为氧化剂的结果进行了对比.同时,对催化剂进行表征,探讨了催化剂表面吸附态汞的形态.研究结果表明,Cl2较HCl更易活化且活性温度区间更广,在100～300℃范围内,Cl2体积分数为2.0×10-6时的催化氧化效率即可达80%以上;在1.6×104-6.4×104 h-1空速范围内,零价汞氧化率保持在90%以上.空速继续提高到1.92×105h-1时,零价汞氧化率呈现线性下降趋势;烟气中的SO2与Cl2:反应会消耗Cl2,Cl2体积分数低时对催化氧化反应抑制作用显著,但Cl2体积分数增至5.0×10-6时对催化氧化反应的抑制效果较弱,仅为10%左右.     

SCR系统中烟气组分对零价汞氧化效率的影响研究

通过模拟选择性催化还原(SCR)系统,研究烟气组分中HCl、SO2、NO以及O2对于烟气中零价汞(Hg0)氧化效率的影响。实验结果表明:HCl会明显促进Hg0的氧化效率,随着HCl浓度的增大,Hg0的氧化效率呈大幅度上升的趋势,但会逐渐趋于一个常量;SO2的存在会明显抑制Hg0的氧化,当SO2的浓度由105.0 mg/m3升高到525.0 mg/m3时,Hg0的氧化率由93.3%下降到86.7%;NO对于Hg0的氧化有一定的促进作用,当NO浓度由149.2 mg/m3升高到298.4 mg/m3时,Hg0的氧化率由86.7%升高到93.3%;O2是提高Hg0氧化率必不可少的条件,O2含量的增加可以明显促进Hg0的氧化。正交实验表明:4种主要烟气成分对Hg0氧化效率的影响作用排序为:HClO2SO2NO,获得汞的最大氧化效率实验方案为:HCl、O2、SO2、NO的浓度分别为4.8 mg/m3、5%、105.0 mg/m3和186.5 mg/m3。     

强化SCR脱硝催化剂转化零价汞的初步研究

常规的选择性还原脱硝(SCR)催化剂对烟气中的零价汞具有一定的催化氧化作用,从而有利于提高下游的除汞效率。但在烟气HCl浓度较低时,SCR催化剂对燃煤烟气中的零价汞催化氧化效果较差。为了提高SCR催化剂对零价汞的催化氧化效果,在现有SCR催化剂基础上,通过负载其它金属元素的方法,对其进行改性掺杂。结果发现,负载锰氧化物的Mn/SCR催化剂,对零价汞的催化氧化作用明显提高,而将其再掺杂Mo后,其催化氧化性能得到更进一步提高。在反应温度350℃的条件下,加入7.5 mg/m3HCl,Mo-Mn/SCR对零价汞的催化氧化效率接近90%,而常规SCR催化剂只有35%左右。另外,Mo只有在与Mn结合使用,其促进作用才能较显著地体现出来。对改性后的SCR催化剂的脱硝性能研究表明,掺杂Mo-Mn元素对于SCR的脱硝性能无明显影响。     

钴-铁氧化物复合催化剂催化脱汞的试验研究

采用钴-铁氧化物制备复合催化剂,研究烟气中零价汞的催化氧化脱除性能。考察了催化剂制备的焙烧温度、不同活性组分及不同负载量、烟气温度、NH3/NO及SO2浓度对零价汞催化去除效率的影响规律。结果表明:以Co和Fe作为活性组分的复合催化剂脱汞效率明显高于单一金属催化剂,8%Co-2%Fe的催化剂活性最好,催化剂最佳活性温度为300℃,焙烧温度为400℃时活性最好,烟气中NH3/NO及SO2抑制催化剂的脱汞活性。温度为300℃时可获得86.7%的零价汞脱除效率。     

MnOx/HZSM-5去除烟气中元素态汞的实验研究

采用浸渍法制备了一系列的MnOx/HZSM-5,在实验烟气中研究了MnOx/HZSM-5对Hg0的去除行为,并运用比表面(BET)和X-射线衍射(XRD)技术对其进行了表征.结果表明,在6%O2条件下HZSM-5本身具有良好的去除Hg0的性能,改性后的分子筛对Hg0吸附和氧化的能力得到改善,且MnOx负载量在10%时效果最佳;适当升高反应温度能增强脱汞效率,300℃为最佳反应温度;烟气中O2能促进汞的氧化,而NO和SO2与汞竞争MnOx/HZSM-5上的活性位,对Hg0的氧化有一定的抑制作用.此外,研究还发现,在MnOx/HZSM-5吸附剂上Hg0主要是经氧化形成HgO,其脱汞机理在一定程度上符合Mars-Maessen机理.     

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.      

新型SCR脱硝催化剂对汞的催化氧化研究

现有脱汞技术存在成本高、对设备有腐蚀的问题,通过对传统SCR催化剂进行改性,提高汞氧化性能,开发出同时脱硝脱汞新型催化剂,考察了NH3以及HCl等对脱汞性能的影响。结果表明:SCR催化剂改性后零价汞氧化率可达40%以上,NH3对零价汞的催化氧化有抑制作用;HCl对零价汞的催化氧化基本无影响。     

Ce-Zr-Ox/ATS复合催化剂的制备及其催化氧化Hg0性能研究

采用等体积浸渍法制备了一系列的Ce-Zr-O_x/ATS复合催化剂,在模拟燃煤烟气中研究Ce-Zr-O_x/ATS复合催化剂催化氧化单质汞(Hg~0)的活性.结果表明,当空速小于7000 h~(-1)时,催化剂在200~350℃的温度区间内催化氧化活性能达到80%以上.当空速为3000 h~(-1),HCl浓度为20 mg·m~(-3),氧含量为6%(体积分数),350℃时催化剂活性最高为94.70%.催化剂表征结果表明,催化剂比表面积、孔容和孔径与汞脱除能力没有相关性.抗硫实验表明,SO_2会抑制Hg~0的脱除反应,原因是SO_2与HCl在催化剂表面活性位上的竞争吸附.300℃时,通入NH_3对催化活性有一定的抑制作用,原因是NH_3会与Hg~0和HCl在催化剂表面产生竞争吸附.     

SCR催化剂对汞的催化氧化研究进展

文章综述了目前国内外选择性催化还原(SCR)催化剂催化氧化燃煤烟气中汞的研究现状。介绍了钒基、铜基、铁基、锰基、铈基以及贵金属SCR催化剂对汞的催化氧化性能;分别分析了烟气温度、烟气组分(Cl2、HCl、SO2、NH3等)、空速等因素对各催化剂汞氧化性能的影响;最后运用文献对比方法综合概括了燃煤烟气条件对汞氧化的影响,并结合我国燃煤电厂现状,对SCR催化脱汞技术的发展方向提出建议:利用SCR催化剂实现燃煤烟气中汞的氧化,结合现有污染物控制设备实现汞的脱除,是一种经济、高效的燃煤烟气脱汞技术;当前应深入研究SCR催化剂对汞的催化氧化机理,开发能够实现NOx与汞协同控制的,稳定、高效、普适性强的低温SCR催化剂。     

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。     

Ce掺杂低钒V2O5-WO3/TiO2催化剂脱除烟气元素汞的研究

制备了Ce掺杂的低矾V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,在模拟燃煤烟气条件下开展Hg⁰的脱除实验.结果表明该催化剂具有很好的Hg⁰脱除能力,在200～500℃的温度范围内能脱除烟气中95%的Hg⁰.催化剂表征结果表明,比表面积、 孔容和孔径与汞脱除能力没有显著相关性.XPS的结果表明,催化剂表面的Ce是以Ce⁴⁺的形式存在,有利于Hg⁰的脱除反应.抗硫抗水实验表明,H₂O会轻微抑制Hg⁰的脱除反应,主要原因是H₂O和Hg⁰在样品表面的竞争吸附;SO₂会促进Hg⁰的脱除反应,原因是SO₂能增加样品表面的酸吸附位且增加表面Hg⁰的吸附量.     

Simultaneous oxidation of NO, SO2 and Hg0 from flue gas by pulsed corona discharge

A process capable of oxidizing NO, SO2 and Hg0 was proposed simultaneously, which utilized a high-voltage and short-duration positive pulsed corona discharge. By focusing on NO, SO2, and Hg0 oxidation efficiencies, the influences of pulse peak voltage, pulse frequency, initial concentration, electrode number, residence time and water vapor addition were investigated. The results indicate that NO, SO2 and Hg0 oxidation efficiencies depend primarily on the radicals (OH, HO2, O) and the active species (O3, H2O2), etc. produced by the pulsed corona discharge. The NO, SO2 and Hg0 oxidation efficiencies improved as increasing pulse peak voltage, pulse frequency, electrode number and residence time, while they are reduced with an increasing initial concentration. By adding water vapor, SO2 oxidation efficiency is improved remarkably, while NO oxidation efficiency is decreased slightly. In our experiments, the simultaneous NO, SO2, and Hg0 oxidation efficiencies reached to 40%, 98% and 55% with the initial concentrations 479 mg/m3, 1040 mg/m3, and 15.0 ug/m3, respectively.     

O_3催化氧化深度处理兰炭废水的试验研究

采用O3催化氧化法深度处理兰炭废水,提出了兰炭废水达标排放的新处理方法。以铜为活性组分,氧化铝为载体采用浸渍法制备CuO/γ-Al2O3催化剂,并采用XRD对其进行表征,利用催化剂结合O3催化氧化法去除兰炭废水中经生化处理后残留的污染物。设计了催化氧化试验装置,考察了催化剂投加量、反应时间、O3用量以及pH等因素对处理效果的影响。实验结果表明,pH在酸性条件下有利于COD去除率的提高,O3用量提高有助于COD去除率的提高,将催化剂用量和反应时间控制在一定范围内有利于污染物的去除;最佳条件下催化剂投加量300 g,反应时间1 h,O3用量0.08 m3/h,pH为7左右时COD去除率可达到95%左右。另外,催化剂在20次反应过程中表现出较高的催化活性及较强的稳定性。     

锰铈脱硝催化剂的制备及其再生性能研究

采用等体积浸渍法制备了一系列Mn-Ce-Ox复合氧化物脱硝催化剂用于NH3选择性催化还原(NH3-SCR)NO。考察了Mn/Ce摩尔比、焙烧温度、H2O和SO2对Mn-Ce-Ox复合氧化物脱硝催化剂活性的影响及催化剂中毒再生性能。结果表明:当NH3:NO=1:1,空速为5 000 h-1,550℃焙烧制得的Mn/Ce摩尔比为5∶1的Mn-Ce-Ox复合脱硝催化剂活性最佳,活性温度窗口为100~260℃,在此温度区间内催化剂活性大于90%。200℃时,Mn-Ce-Ox复合催化剂活性最高为97.84%;在10%(V/V)H2O蒸汽和300×10-6SO2共存条件下,200℃时,催化剂活性在开始反应2.5 h内迅速下降至53%左右,并在之后的6 h内没有明显变化;中毒催化剂经常温水洗再生处理、质量分数为3%的硝酸溶液再生处理和550℃焙烧2 h再生处理后200℃活性均能恢复到90%以上,其中中毒催化剂经质量分数为3%硝酸处理后活性恢复率最高。     

改性分子筛净化气相中的HCN

以浸渍法制备催化氧化HCN所需催化剂,分别以Ce3+〔Ce(NO₃)₃〕、Fe3+〔Fe(NO₃)₃〕、Cu2+〔Cu(NO₃)₂〕、La2+〔La(NO₃)₂〕为活性组分,以Hβ、HY、5A、ZSM5分子筛作为载体,进行催化剂的优选. 以恒温管式反应器作为反应装置,在250 ℃以下,考察空速、反应温度、φ(O₂)对HCN催化氧化过程的影响以及NO_x的生成率. 结果表明:以0.1 mol/L Cu(NO₃)₂溶液浸渍Hβ分子筛,于300 ℃焙烧所得催化剂Cu/Hβ,在HCN催化氧化过程中具有良好的性能. 在空速低于6 000 h-1、反应温度高于100 ℃时,Cu/Hβ催化剂对HCN的去除率高于95%;反应温度高于200 ℃时,HCN去除率接近100%. 在φ(O₂)由1%增至5%时,HCN去除率高于95%;反应温度低于200 ℃且φ(O₂)小于3%时,NO_x生成率低于5%. 表明铜基改性分子筛催化氧化脱除气相HCN方法所需反应温度低于200 ℃,受φ(O₂)影响小,具有节能、二次污染小的特点.      

煤浆催化氧化法烟气脱硫研究

基于液相催化氧化原理,以煤浆做洗涤介质进行烟气脱硫。此法起催化作用的Fe2+/Fe3+离子通过SO2、O2和煤中的黄铁矿作用而现场产生。实验过程控制模拟烟气中的SO2摩尔分率和O2浓度范围分别为760×10-6￣3200×10-6和3%￣20%。实验表明,反应温度约在40℃以上时,脱硫率即达90%以上。二氧化硫浓度增大,脱硫率呈下降趋势,与石灰/石灰石脱硫过程类似。在实验范围内,pH值和氧气浓度对脱硫率基本没有影响,实际烟气中的O2浓度完全满足催化氧化反应的需要。随烟气脱硫过程的进行,脱硫浆液中的总铁含量不断增加,说明煤中黄铁矿被不断浸出,故此法在脱除烟气中的二氧化硫的同时也降低了煤中的黄铁矿硫。