Variations in surface functional groups, carbon chemical state and graphitization degree during thermal deactivation of diesel soot particles

The thermal deactivation of diesel soot particles exerts a significant influence on the control strategy for the regeneration of diesel particulate filters (DPFs). This work focused on the changes in the surface functional groups, carbon chemical state, and graphitization degree during thermal treatment in an inert gas environment at intermediate temperatures of 600°C, 800°C, and 1000°C and explore the chemical species that were desorbed from the diesel soot surface during thermal treatment using a thermogravimetric analyser coupled with a gas-chromatograph mass spectrometer (TGA-GC/MS). The surface functional groups and carbon chemical state were characterized using Fourier transform infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The graphitization degree was evaluated by means of Raman spectroscopy (RS). The concentrations of aliphatic C–H, C–OH, C=O, and O–C=O groups are reduced for diesel soot and carbon black when increasing the thermal treatment temperature, while the sp²/sp³ hybridized ratio and graphitization degree enhance. These results provide comprehensive evidence of the decreased reactivity of soot samples. Among oxygenated functional groups, the percentage reduction during thermal treatment is the largest for the O–C=O groups owing to its worst thermodynamic stability. TGA-GC/MS results show that the aliphatic and aromatic chains and oxygenated species would be desorbed from the soot surface during 1000°C thermal treatment of diesel soot.     

磁性微球负载光催化剂失活特性及再生方法研究

TiO2/SiO2/Fe3O4在连续使用过程中存在失活现象并表现出吸附能力的降低,在实验基础上提出了超声波在线再生的解决方案;测试结果表明,TiO2/SiO2/Fe3O4在重复使用10次及连续使用130h条件下可保持其催化活性不变。     

光催化氧化苯甲酸时TiO2中毒机理及再生方法的研究

以苯甲酸作为模型污染物,采用强制中毒的方法研究了TiO2在悬浮光催化氧化体系中的中毒过程,并通过对中毒TiO2进行IR、SPS及XPS表征,分析了中毒后TiO2的表面性质,揭示了苯甲酸光催化降解过程中TiO2光催化剂的中毒机理.采用高温焙烧、UV光照射及超声波振荡等方法对中毒TiO2进行再生,并考察再生效果.研究表明,实验条件下,催化剂反复使用20次后将完全中毒.引起TiO2中毒的主要原因是苯甲酸及其降解中间产物,如羟基苯甲酸、顺丁烯二酸、反丁烯二酸等吸附、积累在TiO2表面,占据了TiO2的表面活性位置,使其光催化活性下降;TiO2在使用过程中出现的团聚现象也会导致其活性降低.比较了高温焙烧、UV光照及超声波清洗3种方法对中毒催化剂的再生效果的比较研究,结果表明,3种方法均能使中毒后TiO2的催化活性得到一定恢复,其中高温焙烧对中毒TiO2的再生效果较好.     

双氧水催化氧化中Cu/γ-Al_2O_3催化剂的稳定性研究

针对废水湿式双氧水催化氧化,采用浸渍法制备Cu催化剂,研究非均相Cu催化剂在常温常压湿式双氧水催化氧化中的稳定性与失活问题。研究表明,催化剂制备条件及催化氧化反应条件对催化剂中Cu2＋溶出均有影响。研究同时表明,催化剂失活与活性组分流失和活性组分被有机中间产物覆盖有关,高温焙烧可对催化剂再生。     

600 MW机组脱硝催化剂失活机理及中试再生

针对燃用中国典型煤的2×600 MW机组电厂失活的蜂窝式催化剂,使用XRF、ICP、物理吸附仪、吡啶吸附、H2-TPR等表征手段等对催化剂失效前后的理化性质进行表征,研究了催化剂的失效原因。结果表明,催化剂的失活是由于碱金属Na、K和碱土金属CaO等物质导致了催化剂的物理失效以及化学中毒。催化剂物理失效是由于催化剂表面碱金属颗粒的沉积造成催化剂孔道堵塞,致使活性中心被覆盖。催化剂的化学中毒是由于酸性位丧失和活性位VOx氧化还原性质降低,进而导致NH3的吸附过程,以及催化剂表面吸附态NH3和NOx物种的活化过程均受到了抑制。利用项目组开发的1 000 m3·a-1再生装置,对失效催化剂进行了中试再生,结果表明,表面和孔道内积累的中毒物质全部被去除,催化剂孔结构、酸性位数量和活性位状态均恢复至新鲜催化剂水平。实验室活性评价结果显示,再生催化剂脱硝效率相比失效催化剂在360 °C提高到85%左右,与新鲜催化剂相当。再生催化剂组装为2层测试模块（每层模块含9根催化剂）,历经神华四川能源公司江油电厂侧线反应器5 000 h实际烟气测试,脱硝性能良好,维持在88%左右,超过初始设计值80%,且NH3逃逸和SO2/SO3转化率满足电厂工程要求。     

焦化厂SCR脱硝催化剂积碳失活研究

以焦化厂烟气脱硫前脱硝中失活的板式选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)催化剂为研究对象,采用比表面及孔径分布分析仪、元素分析仪、热重∕差示扫描量热分析(TG∕DSC)、X射线光电子能谱(XPS)对失活催化剂进行表征,并对未经焙烧和经焙烧处理的失活催化剂的脱硝性能进行测试。结果表明:相较新鲜催化剂,失活催化剂比表面积和孔容大幅下降;失活催化剂表层吸附了大量的硫酸氢铵(NH₄HSO₄)∕硫酸铵〔(NH₄)₂SO₄〕和积碳,其中积碳以单质碳(C)形式存在,C浓度达0.87%;350 ℃焙烧可清除失活催化剂表面附着的NH₄HSO₄,使催化剂活性得到小幅度的恢复,400~500 ℃焙烧使积碳氧化生成二氧化碳从催化剂表面脱离,从而使催化剂活性得到大幅度的恢复;积碳是导致SCR脱硝催化剂失活的主要原因,可在脱硝前设置布袋除尘器,捕集烟气中的焦油积碳等有害物质,以降低积碳对SCR脱硝催化剂的有害作用。