MnOx-基催化剂低温NH3-SCR脱硝研究进展

锰氧化物(MnOx)基催化剂在氨选择性催化还原(NH3-SCR)脱除氮氧化物(NOx)的反应中具有高的低温催化活性.然而,目前,缺乏从分子原子水平认知控制MnOx基催化剂低温活性的关键机制,进而难以采用可控策略实现NOx在更宽的温度窗口和更低温度的高效催化转化.本文基于最新的研究进展,综述了催化剂制备方法、催化剂载体、...     

低温NH3-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。     

稻壳基活性炭催化剂的低温NH3-SCR抗硫性能

以稻壳基活性炭（DAC）为载体,利用等体积浸渍法制备了DAC负载Mn、Ce氧化物的Mn-Ce/DAC脱硝催化剂,并用于氨法SCR反应.采用N₂吸附、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和程序升温吸附脱附（TPR/TPD）等手段对催化剂的物理化学性能进行了表征.结果发现与商业木屑基活性炭负载Mn、Ce氧化物催化剂（Mn-Ce/MAC）相比,Mn-Ce/DAC具有更高的Ce³⁺/Ce⁴⁺比率、表面化学吸附氧含量以及表面Brønsted酸性位点,这与其优良的低温SCR活性及抗硫抗水性能直接相关.原位红外光谱结果显示在含硫气氛中Mn-Ce/DAC表面的硫酸盐含量明显低于Mn-Ce/MAC,表明前者具有优良抗硫性能.     

钒基催化剂中低温SCR脱硝性能研究

为探索适用于焦化烟气的具有较高催化活性的SCR脱硝催化剂,选用纳米Ti O_2粉末P25作为载体,采用浸渍法制备一系列的V/Ce-Ti催化剂,考察催化剂的中低温脱硝和抗硫性能。结果表明,4V10Ce-Ti催化剂具有最高的脱硝效率,在250℃时脱硝效率达到99%;空速越低、氧浓度越高且氨氮比越接近1,催化剂的脱硝效率越高。进一步通过掺杂其他元素(Br、Fe、Cu等)加以改性,结果表明在4V-Ti催化剂上添加Br能提高催化剂的脱硝效率,Br的最佳掺杂比例为5%;4V5Br-Ti催化剂在有SO_2的情况下仍能长时间保持较高的脱硝效率,具有良好的抗硫性能。XRD和BET测试结果表明,V和Ce的添加没有改变催化剂的晶型,但降低了催化剂的比表面积和平均孔径。XPS结果显示,通入SO_2后催化剂表面有硫酸氢铵生成,同时V~(5+)的含量减少,以上因素导致了催化剂活性的降低。     

钒钛基SCR催化剂中毒及再生研究进展

在烟气脱硝系统中,选择性催化还原催化剂的中毒和再生是广泛关注的问题。文章介绍了钒钛基催化剂的碱金属中毒、碱土金属中毒、砷中毒和二氧化硫中毒,探讨其成因,并对中毒机理进行了分析,同时研究了避免催化剂中毒的措施以及中毒催化剂的再生技术。对碱金属中毒和碱土金属中毒催化剂的水洗再生和硫酸酸洗再生方法进行了实验评价。文章对溶胶凝胶法制备的以陶瓷颗粒为骨架的纳米负载型催化剂V2O5-WO3/TiO2(C)进行研究。实验结果表明,硫酸酸洗再生对碱金属和碱土金属中毒催化剂具有较好的再生效果。在380～410℃温度范围内可使中毒催化剂的NO去除率恢复至90%以上。水洗再生对碱金属中毒催化剂无明显效果,而在380～410℃温度范围内可使碱土金属中毒催化剂的NO去除率达到80%以上。对V2O5-WO3/TiO2(C)抗SO2性能研究表明,以锐钛TiO2为载体的V2O5-WO3/TiO2(C)催化剂具有较好的抗SO2效果。     

低温条件下Nano-MnOx上NH3选择性催化还原NO

采用流变相法制备了无载体Nano-MnOx催化剂,在低温条件下(50～150 ℃)以NH3为还原剂系统考察了氮氧化物的选择催化还原特性.结果表明,流变相法制备的Nano-MnOx催化剂具有良好的低温催化活性.实验条件下,80℃即可获得98.25%的NO转化率,100～150 ℃内NO几乎完全转化;SO2和H2O会与NO和NH3在催化剂表面产生竞争吸附,导致催化活性下降,但该影响是可逆的.经分析,较大的比表面积和较低的晶化度是Nano-MnOx具有良好低温活性的2个主要原因.     

碳基催化剂低温选择性催化还原氮氧化物的研究进展

氨选择性催化还原（SCR）技术广泛应用于固定源氮氧化物污染控制，该技术的核心是催化剂。目前，研制具有低温活性的催化剂是国内外该领域的热点。文章综述了活性炭、活性炭纤维、碳成型物为载体的催化剂，以氨为还原剂，低温选择性催化还原锅炉烟气氮氧化物（NOx）的研究现状，并对该技术的发展做了展望，特别提出了碳的另一同素异性体碳纳米管在低温选择催化还原NOx上的应用前景。     

低温脱硝催化剂的研究现状

低温SCR脱硝处理可避免中温SCR催化的堵塞、磨损等问题,减轻K、Na、Ca、As等元素对催化剂的污染和中毒,建设成本低。通过介绍各种低温脱硝催化剂体系及研究进展,全面论述形成的不同氧化物相、不同制备方法、载体改性和催化剂内部结构特征对催化剂低温活性的影响;着重分析催化剂的中毒机理和抗中毒性能提高的方法。一方面,SO2浓度对催化剂的双重影响归结为催化剂表面形成的硫酸盐数量,H2O和催化剂表面反应物的竞争吸附;另一方面,催化剂活性组分改性和制备方法改进可以提高催化剂的抗硫和抗H2O性能;最后指出低温SCR脱硝技术的未来研究方向和应用重点。     

不同SAPO分子筛负载MnOx催化剂的低温NH3-SCR性能研究

以磷酸硅铝分子筛SAPO-5、SAPO~(-1)1和SAPO-34为载体,采用乙醇分散法制备了用于低温氨选择性还原(NH_3-SCR)NO_x的分子筛负载MnO_x催化剂.活性测试结果显示,3种分子筛催化剂均展现出优良的NH_3-SCR活性,但三者在低温区间的SCR活性存在较明显差异,其SCR活性顺序如下:MnO_x/SAPO-34MnO_x/SAPO-5MnO_x/SAPO~(-1)1.借助XRD、N2吸附-脱附、XPS、H2-TPR、NH_3-TPD、NH_3FT-IR等技术对催化剂的表面活性物种及表面酸性等进行表征分析,结果表明,MnO_x主要以无定型状态分散于载体上,负载后载体的比表面积和孔体积均有所下降.XPS和H2-TPR分析证实,不同分子筛载体上MnO_x的表面浓度与氧化态明显不同.NH_3-TPD和NH_3FT-IR分析揭示了催化剂表面均存在Bronsted酸位和Lewis酸位,其中,Lewis酸性位对低温SCR反应起着关键作用.研究表明,催化剂的催化性能会因载体不同而存在差异,高Mn4+表面浓度和丰富的Lewis酸性位对催化剂在低温区间实现优良的催化活性尤为重要.     

低钒和无钒基氧化物类NH_3-SCR催化剂研究进展

NH_3-SCR技术是脱硝领域中应用最多和最为成熟的技术。现已工业化应用的V_2O_5-WO_3(MoO_3)-TiO_2催化剂存在低温活性差、操作温度范围窄,活性组分V_2O_5具有生物毒性等缺陷。因此,开发高效、稳定且无毒的新型无钒基NH_3-SCR催化剂成为脱硝领域的研究热点。以不同活性基的氧化物催化剂为主线,综述了国内外低钒和无钒基氧化物类NH_3-SCR催化剂的研究进展,总结了原料配方和制备工艺对催化剂性能和反应机理的影响,并展望了脱硝领域未来可能的发展方向。     

低温低浊高色水源水处理的进展研究

针对低温低浊高色水源水质特征,对近年低温絮凝剂、低温强化混凝技术、低温膜集成技术研发与应用现状进行了综合论述.通过对低温混凝剂的絮凝机理与效果、各技术低温保持水质达标的应对策略的深入剖析,预测低温低浊高色水处理的发展趋势.研究表明,开发低温专用的高效低耗、质优价廉、无毒无二次污染的载体絮凝水处理剂,探索在不增加甚至减少工程造价条件下对低温期及平常期水处理均有效的工艺,是低温低浊高色水源水处理的关键.     

沸石一蛭石曝气生物滤池低温低浓度条件下生物膜特性研究

研究了低温（4～8℃）沸石一蛭石曝气生物滤池处理污水厂尾水稳态运行时生物膜形态、生物量和微生物活性变化特征,分析了反应器内生物量和微生物活性的空间变化规律。结果表明,曝气生物滤池的生物膜形态、生物量及微生物活性有沿水流方向渐变的特点,生物量及微生物活性沿水流方向呈现递减的趋势．且生物量、微生物活性呈正相关。     

低温条件下生物陶粒反应器运行特性研究

针对官厅水库下游三家店水库水源进行生物陶粒预处理的现场试验,研究低温条件下生物陶粒反应器的运行效果及其特性.结果表明:当水温从10℃下降到0.5℃时,生物陶粒反应器对COD_Mn的去除率从20%左右下降到6%左右,氨氮的去除率从90%下降到65%.随温度降低生物陶粒反应器去除污染物的效果下降主要是由于微生物活性随温度的降低而下降造成的,陶粒表面的微生物量随温度的降低而减少,但是受影响的程度比活性小得多.陶粒表面的微生物活性与微生物量沿水流方向呈明显的下降趋势.     

硅橡胶低温环境性能研究

目的 研究低温环境对硅橡胶性能的影响。方法 探究硅橡胶6141和6144在-55℃长期低温环境下的压缩永久变形性能变化规律,以及不同低温环境对2种硅橡胶邵氏硬度和拉伸性能的影响,并通过DSC和TMA对材料热效应和弹性恢复行为进行分析。结果 在-55℃的低温环境下,随着时间的延长,硅橡胶的低温压缩永久变形会发生突变。当低温持续时间达到27 d后,硅橡胶6141和6144的低温压缩永久变形分别达到81%和92%,出现失效。对比-25℃和-55℃低温环境下的硬度和拉伸性能发现,随着温度的降低,材料拉断伸长率先增加、后降低,拉伸强度和硬度逐渐增大。当温度降低到-55℃时,由于材料产生结晶,硅橡胶6141和6144的拉伸强度分别增大58%和72%,稳定后的硬度值分别增加25和36。通过DSC和TMA研究发现,硅橡胶会在低温下产生结晶,回弹性降低。在-55℃低温环境下,通过TMA测试得到的6141和6144压缩永久变形分别为60%和62%。结论 在长时间的极端低温环境下,硅橡胶会缓慢发生结晶,使硅橡胶材料在高于其玻璃化转变温度和结晶温度范围内出现性能突变,发生失效。     

中低水平放射性废水处理技术研究进展

伴随着核能作为能源技术的利用和发展,放射性废水的处理一直是各国研究的热点.本文主要介绍了放射性废水浓缩处理的几种主要方法的原理及存在的不足,概述了膜分离技术处理低中水平放射性废水的基本原理及研究进展,讨论了废水处理技术今后研究方向.     

低温碱溶粉煤灰中硅和铝的溶出规律研究

采用低温碱溶法对粉煤灰中硅和铝(分别以氧化硅和氧化铝计)的溶出规律进行了研究,考察了粉煤灰热处理温度、碱浓度、溶出时间、溶出温度等因素对粉煤灰中硅和铝溶出量的影响.结果表明:在热处理温度为950℃,碱浓度为2～3 mol/L,溶出温度为120～130℃,溶出时间为4～6 h时,氧化硅的溶出量为29.23%,氧化铝的溶出量为1.26%,溶出比为23.63,可实现粉煤灰中硅和铝的分步溶出,并利用XRD对溶出结果进行了分析.      

碳源类型对低温条件下生物反硝化的影响

为了研究低温环境下反硝化细菌对各种碳源的直接反应,利用Carrousel氧化沟系统的活性污泥,以甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠、葡萄糖、生活污水及内源物质为碳源,在15.4℃±0.8℃低温状态下开展序批式缺氧反硝化试验.结果表明,乙酸钠为碳源时的最大比反硝化速率(maximum specific denitrification rate, MSDR)最高,达6.51 mg/(g·h),但是其反硝化效率(denitrification yield, DY)最低,只有0.48,而且存在亚硝酸盐积累现象.甲醇为碳源时的MSDR相比其他几种单一碳源要低,只有0.91 mg/(g·h),反硝化细菌对甲醇碳源需要一定时间的适应．当不投加任何外碳源时,反硝化细菌能利用自身体内的原生物质进行内源反硝化,其反硝化速率最低.而以经过厌氧发酵的生活污水作为碳源,其MSDR为３.６３　mg/(g·h),达到挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFAs)作碳源时的水平.低温(15.4℃±0.8℃)下的MSDR相对20℃以上的要低许多,而通过不同的碳源补偿均能在一定程度上改善脱氮效果.     

低温条件下SBBR中污泥减量的对比研究

在冬季低温(10.6℃)连续好氧-缺氧以及全泥龄的运行条件下,挂膜成熟后序批式生物膜工艺(SBBR)、投加填料SBR工艺和传统活性污泥法(CAS)工艺的污泥产率分别为0.171kgMLSS/kgCODremoved、0.207kgMLSS/kgCODremoved和0.315kgMLSS/kgCODremoved。三个工艺中SBBR工艺污水处理效果最佳,其对COD、NH4+-N的去除效果分别达到63.94%和85.36%。在冬季运行条件下,试验第10天和第25天在两种SBBR工艺中先后有大量轮虫和线虫等后生动物的滋生,导致出水中总磷(TP)的明显释放,后生动物的滋生有助于污泥的沉降性能的改善,在SBBR中后生动物的滋生有助于提高系统的硝化作用。