工业脱硝催化剂的碱金属中毒和再生研究进展

碱金属中毒是工业脱硝催化剂失活的重要原因之一。文章介绍了碱金属中毒催化剂活性降低的原因:碱金属会引起催化剂酸性降低,活性组分还原性能的下降,并且减少催化剂表面的化学吸附氧。并列举了目前碱金属中毒脱硝催化剂的主要再生技术。     

金属氧化物脱硝催化剂钾、钠中毒及抗中毒研究进展

金属氧化物脱硝催化剂是NH_3选择性催化还原技术(NH_3-SCR)中应用最广泛的催化剂,但在使用过程中易受到碱金属钾、钠的影响,使其脱硝活性下降甚至失效。本文介绍了不同金属氧化物催化剂进行脱硝时的反应机理,以及存在钾、钠时金属氧化物催化剂的物理和化学失活机理,系统介绍了催化剂抗钾、钠中毒改进的技术方法,即元素掺杂改性、改变载体形状、硫酸化以及酸性气氛等。     

铈基脱硝催化剂的抗碱金属性能研究进展

氨-选择性催化还原(NH3-SCR)技术是消除NOx的最有效手段之一。铈基催化剂因其良好的氧化还原性能、适当的表面酸性、绿色经济而被广泛用于NH3-SCR反应,但目前用于SCR的铈基催化剂普遍存在碱金属中毒问题,严重限制了其实际应用。本文从铈基脱硝催化剂的碱金属中毒机理,降低碱金属中毒的策略(金属氧化物改性、酸化处理等)等方面总结介绍了近年来铈基催化剂抗碱金属中毒的最新研究进展,可为设计新型抗碱金属中毒SCR催化剂提供科学依据。     

砷对商业V2O5-WO3/TiO2催化剂脱硝性能的影响

以某燃煤电厂钒钛基选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为研究对象,在实验室条件下模拟了该催化剂的As中毒,考察了不同浓度的As对催化剂活性的影响,结合H2-TPR、XPS、NH3吸附FT-IR实验分析As对催化剂性能的影响。结果表明催化剂As中毒后,其活性下降,并且As浓度越大,活性下降越明显;催化剂表面的W和Ti的化学形态不受As的影响,而V物种出现多样化;As对催化剂表面的酸性位有一定的影响,使其吸附NH3的Bronsted酸位减少,而对其酸强度和催化反应途径的影响并不显著。     

660MW燃煤电厂商用SCR催化剂的失活与再生

以某660 MW燃煤电厂运行30000 h的商用SCR脱硝催化剂为实验对象,在新鲜催化剂为参照下,结合SEM、BET、NH_3-TPD、XRF和XPS等表征方法,考察了商用SCR脱硝催化剂失活原因和硫酸清洗再生效果。结果表明:运行30000 h的SCR脱硝催化剂失活的主要原因是碱金属(K和Na)、砷和硫酸盐在催化剂表面沉积,堵塞了催化剂的微孔,降低了催化剂比表面积,并且碱金属、砷等与催化剂表面酸性活性位点反应,降低了催化剂表面的酸性强度。运行30000 h的SCR脱硝催化剂经过稀硫酸再生后,350°C脱硝性能由42.62%提升到78.30%。酸洗再生能有效脱除催化剂表面的碱金属,对砷和硫酸盐也有一定脱除作用,并有利于SCR脱硝催化剂表面酸性强度增加,化学吸附氧含量比例提升,这些均能提高SCR脱硝催化剂脱硝活性。     

选择催化还原(SCR)反应机理研究进展

简述了NH₃和NO在催化剂表面吸附、转化活化和反应历程及H₂O和SO₂对以上反应行为的影响。分析表明,NH₃氧化脱氢进而与NO反应是决定NH₃反应性和最终产物的关键。NO以气态（Eley-Rideal机理）或硝基类物质等吸附态（Langmuir-Hinshelwood机理）形式参与选择催化还原（SCR）反应。提高催化剂酸性和氧化还原循环性能,利于NH₃和NO吸附和转化及相互间反应。高温时,H₂O影响轻微,而SO₂增强催化剂酸性,提高脱硝活性。低温时,H₂O和SO₂抑制NO吸附和转化活化,导致硫铵盐累积和活性位转变为硫酸盐使催化剂失活。因此,提高抗H₂O、抗SO₂性能是低温脱硝催化剂研发的重要方向。而发展在线升温等再生工艺以解决硝酸盐或含硫化合物导致的失活问题,对保障低温脱硝系统长期稳定运行具有重要意义。     

垃圾焚烧脱硝催化剂钙镁失活与活性恢复特性

以国内某垃圾焚烧电厂失活选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂为研究对象,针对Ca、Mg失活因素进行失活特性研究,同时探讨垃圾焚烧失活催化剂的活性恢复方法与原理。对新催化剂、失活催化剂和再生催化剂样品进行脱硝性能对比测试。利用扫描电子显微镜(SEM)、N₂吸附-脱附和X射线荧光光谱(XRF)表征催化剂样品的表面结构和化学组成;进行X射线光电子能谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)测试,分析失活和再生催化剂的化学形态变化;采用NH₃程序升温脱附(NH₃-TPD)和H₂程序升温还原(H₂-TPR)研究催化剂的酸性位点变化和氧化还原特性。结果表明,由于受到Ca、Mg等失活因素的影响,失活催化剂脱硝性能大幅下降,300～350℃温度区间内的脱硝效率从新催化剂的95%以上下降到80%左右;利用“EDTA清洗+活性物质负载”方法再生后的催化剂脱硝能力明显恢复,RegCat样品在300～350℃温度区间的脱硝效率可恢复至新催化剂水平。Ca、Mg在催化剂表面形成性质稳定的硫酸盐,同时消耗大...     

活化液助溶剂对再生脱硝催化剂性能的影响

为了考察助溶剂对活化液的催化剂再生性能的影响,将某燃煤电厂失活退役的脱硝催化剂在相同清洗工艺下处理,随后分别浸入以草酸、乙醇胺作为助溶剂配制的活化液中,得到两个再生催化剂。采用XRF、氮气物理吸附法、原位吡啶吸附、NH₃-TPD、Raman、XPS、H₂-TPR以及固定床脱硝反应器等表征手段对新鲜样品、失活样品以及再生样品进行表面理化性质、脱硝性能测试评价。结果显示,脱硝催化剂失活的主要原因是飞灰中的碱金属K、Na造成催化剂的比表面积和孔容下降、表面Lewis酸性位数量减少、V⁵⁺比例下降、活性VO _x 减少及氧化还原性能下降。同时发现,两个再生催化剂在等量活性组分钒条件下,脱硝性能却表现出较大差异,乙醇胺助溶活化液再生的样品Ethanol-cat性能恢复至新鲜催化剂的97%以上,而草酸助溶活化液再生的样品Oxalic-cat却几乎无再生效果,这是因为两种活化液中的活性组分钒状态不同,乙醇胺助溶活化液中钒离子可有效恢复失活催化剂的酸性位数量、V⁵⁺比例、活性物种VO _x 数量以及氧化还原性能,而草酸助溶活化液对失活催化剂的这些理化性质作用较小。     

钕改性铁基催化剂用于氮氧化物脱除

采用分步浸渍法，分两步将金属铁和钕依次引入商业化成品二氧化钛表面，研究其脱硝性能。通过X射线衍射(XRD)、氮气吸附-脱附(N₂-BET)、X射线光电子能谱(XPS)、氨程序升温脱附(NH₃-TPD)、氢气程序升温还原(H₂-TPR)等方法对样品进行表征分析。通过氮气吸附-脱附发现，钕的引入使得负载铁后的催化剂比表面积减小。X射线衍射分析结果表明，引入的金属物种在催化剂表面具有良好的分散性。氨程序升温脱附测试结果显示，钕的引入增加了催化剂的总酸量，同时改变了催化剂的酸性分布。X射线光电子能谱测试结果表明，钕改性增加了催化剂表面吸附氧和铁(Ⅱ)的含量，有利于脱硝反应的进行。氢气程序升温还原测试结果表明，钕的引入使得催化剂氧化还原性能略有下降。活性测试结果表明，适量钕负载有利于提升催化剂的脱硝性能，钕元素在催化剂中的质量分数为9%时催化剂表现最优，最佳脱硝效率为81.4%。     

K2O对MnOx/TiO2低温脱硝催化剂的中毒作用研究

实验通过溶胶-凝胶法制备了MnOx/TiO2脱硝催化剂,以KNO3作为K2O的前驱物模拟催化剂钾中毒,通过SEM,XRD,BET,XPS,NH3-TPD,DRIFTS方法对催化剂微观结构及性能进行表征.在SCR活性试验仪上研究不同含量的K2O对催化剂脱硝活性的影响,结果发现:K2O对于催化剂的毒性较强,随着添加量的增大,催化剂脱硝活性急剧下降,比表面积和孔容逐渐下降.NH3-TPD及DRIFTS结果表明K2O中毒后催化剂表面酸量大大减少,主要原因是K2O的K+与催化剂的活性酸性位结合从而阻碍了NH3在催化剂上的吸附,导致催化剂脱硝率大大下降.     

V2O5-WO3／Ti02SCR催化剂的失活机理及分析

催化剂是SCR烟气脱硝技术的核心,减缓催化剂的失活速率,延长催化剂的寿命对于降低SCR系统的运行成本有着非常重要的意义．描述了国内外文献中涉及的SCR催化剂的失活现象,列举了导致催化剂失活的各项因素,比较了碱金属、碱土金属、As和P及HCl等物质的影响规律及因素,并在此基础上总结了各类文献中提到的中毒机理：碱金属通过减少Bronsted酸性位的数量和削弱Bronsted酸性位的酸性导致催化剂中毒,碱土金属则能够在催化剂表面沉积进而造成孔结构的堵塞,催化剂的砷中毒是由气态的砷的化合物不断聚积,堵塞进入催化剂活性位的通道引起的,而磷对于催化剂的影响体现在其能够减小活性位的数量上．针对特定的失活机理,可以通过优化催化剂的特性来减缓催化剂的失活速率．     

V_2O_5-WO_3/TiO_2 SCR催化剂的失活机理及分析

催化剂是SCR烟气脱硝技术的核心,减缓催化剂的失活速率,延长催化剂的寿命对于降低SCR系统的运行成本有着非常重要的意义.描述了国内外文献中涉及的SCR催化剂的失活现象,列举了导致催化剂失活的各项因素,比较了碱金属、碱土金属、As和P及HCl等物质的影响规律及因素,并在此基础上总结了各类文献中提到的中毒机理:碱金属通过减少Bronsted酸性位的数量和削弱Bronsted酸性位的酸性导致催化剂中毒,碱土金属则能够在催化剂表面沉积进而造成孔结构的堵塞,催化剂的砷中毒是由气态的砷的化合物不断聚积,堵塞进入催化剂活性位的通道引起的,而磷对于催化剂的影响体现在其能够减小活性位的数量上.针对特定的失活机理,可以通过优化催化剂的特性来减缓催化剂的失活速率.     

典型SCR脱硝催化剂钾中毒特征研究

以钾为代表的碱金属元素是引发SCR催化剂中毒的主要来源,通过浸渍法制备钾中毒催化剂,比较钾盐种类和钾盐浓度对催化剂脱硝活性的影响。结果表明,随着钾盐浓度的增加,催化剂比表面积下降,并出现板结现象;在KNO3、K2SO4和KCl钾盐中,同浓度下KCl造成的催化剂失活最严重。钾中毒对催化剂孔径结构和V2O5在载体TiO2上的分散度影响不显著;催化剂吸附表面因中毒会有粒子积聚成团,从而增大催化剂表面粗糙度;同时,钾中毒导致催化剂表面酸性位点的毒害,与新鲜催化剂相比,中毒后催化剂表面总酸量下降约62%。     

载体对V_2O_5-MoO_3/TiO_2催化剂表面性质及其选择性催化还原脱硝性能的影响

采用比表面积分别为101.86 m2·g-1(A)、86.37 m2·g-1(B)和7.78(C)m2·g-1(C)的TiO_2载体,通过分步浸渍法制备V2O5-Mo O3/TiO_2(A,B,C)选择性催化还原脱硝催化剂。在空速为10 000 h-1和氨氮体积比1.0条件下,以TiO_2(A)与TiO_2(B)为载体制备的催化剂脱硝活性在反应温度窗口(350~450)℃超过90%,且具有良好的高温抗硫中毒性能和相对较小的氨气氧化率。而以TiO_2(C)为载体制备的脱硝催化剂活性温度窗口窄,在350℃时获得的最高脱硝活性仅为73%,且对NH3的氧化作用较强。利用X射线衍射、低温N2吸附-脱附、紫外-可见漫反射光谱、H2程序升温还原和NH3程序升温脱附等对载体和催化剂进行表征。结果表明,活性组分V2O5在载体TiO_2(A)上分散性良好,主要以孤立态钒氧物种形式存在,因此,以TiO_2(A)为载体制备的催化剂比表面积、氧化还原性和表面酸性等性能更优。     

CeO2在SCR低温脱硝催化剂中应用的研究进展

选择性催化还原技术(SCR)是当今世界上最主流的NOx脱除技术之一,而对催化剂的开发利用是该脱硝技术的研究重点.然而目前商业使用的催化剂起活温度偏高,不能很好的适应低温烟气脱硝需求.开发低温高效、性能稳定的催化剂具有重要意义.通过实验和测试分析发现,CeO2作为载体具有较高的催化活性、热稳定性和抗烧结能力,在其它载体上掺杂CeO2可以增强催化剂的储氧能力和表面酸性,促进NH3在催化剂表面的吸附和活化,从而大幅度提高催化剂的低温脱硝活性.本文重点阐述CeO2在SCR低温脱硝催化剂中应用的研究进展,并分析CeO2在低温脱硝催化剂中的作用机理及其影响因素.     

立方相纳米氧化锆基催化剂脱硝机理研究

以纳米c-ZrO2为载体,用浸渍法制备出MnOx-CeO2/c-ZrO2催化剂,考察了组分负载量、反应温度对催化剂NH3-SCR脱硝活性影响,探讨了催化剂表面织构特征,分析了催化剂脱硝活性机理.结果显示,增加活性组分负载量和反应温度,催化剂脱硝效率增加,100℃时,2.5％ MnOx-CeO2/c-ZrO2脱硝效率为65.3％,15％ MnOx-CeO2/c-ZrO2脱硝效率达97.9％.XRD、BET、XPS、H2-TPR表征结果表明,负载后催化剂表面织构对脱硝反应有利.NH3-TPD测试显示,MnOx-CeO2/c-ZrO2催化剂表面Lewis酸位为强酸性位,NH3吸附在Lewis酸性位形成配位态NH3,经生成NH2 NO最后分解为N2和H2O.     

表面磷酸化CeO2选择性还原NO及其碱金属耐受性

以Ce(NO3)3·6H2O和(NH4)3PO4·3H2O为原料，采用浸渍法制备了磷酸化CeO2催化剂，并考察了磷酸化CeO2催化剂以NH3为还原剂选择性催化还原NO（NH3-SCR）的脱硝性能。运用XRD、N2吸脱附、XPS、NH3-TPD、原位红外对催化剂的理化性质进行表征。结果表明，磷酸化CeO2催化剂在250~500℃范围内NO的转化率达到了90%以上，且在碱金属和碱土金属中毒后，磷酸化CeO2催化剂在300~400℃范围内NO的转化率仍保持在80%以上。磷酸化CeO2催化性能的增强可归因于酸位点数量的增加，尤其是布朗斯台德酸位点数量的增加，同时提高Ce物种的还原性并产生更多的化学吸附氧。当碱金属沉积在催化剂上时，碱金属将被诱导迁移到磷酸化CeO2的表面与Ce—O—P碱捕获位点结合，从而阻止碱金属攻击Ce活性位点。     

SO2对NOx储存-还原催化剂的影响研究进展

从NOx储存-还原催化剂性能影响,硫中毒失活和再生机理,硫中毒失活处理对策等方面评述了SO2对NOx储存-还原催化剂的影响研究进展。SO2与贵金属（Pt）形成PtS物种,PtS物种向体相转移,导致活性位损失,NOx氧化、还原活性降你或丧失。SO2与储存组分反应生成硫酸盐,占据NOx储存位,阻塞贵金属到邻近吸附位的表面扩散和脱付-再吸收通道,导致催化剂的NOx储存功能丧失。高温或还原剂可以使硫中毒催化剂活性部分恢复,周期性瞬间的富燃气体原位再生,添加衡上或过渡金属,提高催化剂的耐硫性能是抵抗硫中毒,延长催化剂使用寿命的有效策略。     

凹凸棒石低温SCR脱硝催化剂的研究进展

选择性催化还原（SCR）脱硝技术是目前主流的氮氧化物脱除技术,其核心是催化剂。凹凸棒石成本低廉,性能优越,适合用作SCR催化剂的载体,而且以凹凸棒石为载体的催化剂显示出良好的低温选择性和稳定性,具有很好的应用前景。本文总结了凹凸棒石低温SCR脱硝催化剂的研究进展,阐述了活性组分、制备方法、前体物种、活性组分负载量、煅烧温度、元素掺杂等因素对催化剂脱硝活性的影响,同时简要介绍了导致此类催化剂失活的原因以及失活催化剂的再生方法,并指出在凹凸棒石负载型低温脱硝催化剂上进行的SCR脱硝反应遵循E-R机理,最后指出此类催化剂的未来研究方向主要是进一步提高现有催化剂的低温催化活性和抗中毒能力,实现工业化应用。     

锰系低温脱硝催化剂失活与再生研究进展

氨选择性催化还原(NH_(3)-SCR)是有效的烟气脱硝技术之一,技术核心是脱硝催化剂。近年来,锰系脱硝催化剂在低温SCR反应中优良的催化活性得到国内外学者的关注。介绍锰系低温脱硝催化剂失活原因及再生方法。重点针对锰系低温脱硝催化剂的化学中毒详细介绍了失活原因及失活机理,包括SO_(2)、H_(2)O、碱(土)金属、重金属As、Zn、Pb及非金属Cl、P、F等。根据不同化学失活原因提出了相应的再生方法,比较不同再生方法的再生效果。最后对未来锰系低温脱硝催化剂失活与再生研究方向进行了展望。