低温钒基脱硝催化剂的研究进展

钒基催化剂在中高温环境下具有较好的脱硝活性,但是在工作环境温度低于200℃时,其脱硝活性很低,因此需要通过助剂掺杂、改变制备工艺对钒基催化剂在低温下的脱硝活性进行改善。本文从载体、助剂、制备方法三个方面进行详细分析,阐述了其各自对钒基催化剂在低温下实现高效率抗硫脱硝的机理及意义。最后指出目前钒基催化剂抗硫脱硝存在的问题,以及对下一步需要研究的方向进行总结。     

低温氨-选择性催化还原氮氧化物催化剂的研究进展

氮氧化物(NO_x)的排放对人类健康和植物生长造成了严重危害,对其进行净化治理刻不容缓。火电厂烟气是NO_x的主要来源,氨-选择性催化还原(NH_3-SCR)技术可对其排放进行有效控制。V_2O_5-WO_3(MoO_3)/TiO_2脱硝催化剂的工作温度偏高,不能满足低温宽工作温度窗口等工况的需要,因此,开发具有宽工作温度窗口的低温脱硝催化剂成为研究热点,其中,钒基、锰基金属氧化物催化剂和金属离子交换分子筛催化剂的研究最为广泛。探讨催化剂脱硝性能的关键影响因素、抗水抗硫性能以及反应机理,有助于为高效、实用的低温脱硝催化剂的设计和开发提供科学依据。从钒基金属氧化物催化剂、锰基金属氧化物催化剂、金属离子交换的分子筛催化剂、低温脱硝催化剂的抗水抗硫性能以及低温NH_3-SCR反应机理等方面对近年来国内外低温脱硝催化剂的研究进展进行综述。今后需要解决N_2选择性不够理想、抗水抗硫性能差、低温工作温度窗口较窄和反应机理不统一等问题。     

低温氨-选择性催化还原氮氧化催化剂的研究进展

氮氧化物(NOx)的排放对人类健康和植物生长造成了严重危害,对其进行净化治理刻不容缓。火电厂烟气是NOx的主要来源,氨-选择性催化还原(NH₃-SCR)技术可对其排放进行有效控制。V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂脱硝催化剂的工作温度偏高,不能满足低温宽工作温度窗口等工况的需要,因此,开发具有宽工作温度窗口的低温脱硝催化剂成为研究热点,其中,钒基、锰基金属氧化物催化剂和金属离子交换分子筛催化剂的研究最为广泛。探讨催化剂脱硝性能的关键影响因素、抗水抗硫性能以及反应机理,有助于为高效、实用的低温脱硝催化剂的设计和开发提供科学依据。从钒基金属氧化物催化剂、锰基金属氧化物催化剂、金属离子交换的分子筛催化剂、低温脱硝催化剂的抗水抗硫性能以及低温NH₃-SCR反应机理等方面对近年来国内外低温脱硝催化剂的研究进展进行综述。今后需要解决N₂选择性不够理想、抗水抗硫性能差、低温工作温度窗口较窄和反应机理不统一等问题。     

Mn-Ce催化剂低温脱硝性能的研究

采用浸渍法和共沉淀法制备了Mn-Ce/TiO2-SnO2、MnCeTiOx及MnCeSnTiOx催化剂.考察了催化剂在80～180℃之间的脱硝性能以及在180℃下通入150 ppm SO2300 min后催化剂的抗硫性能.通过XRD、BET、NH3-TPD等方法对催化剂的理化性质进行了表征.结果表明,浸渍法制备的Mn-Ce/TiO2-SnO2催化剂表现出了最佳的低温脱硝性能,在100℃时,可达90％以上,但其抗硫性能最差,在180℃下通入150 ppm SO2300 min后,脱硝效率由最初的约100％,下降为40％.在掺杂Sn之后,共沉淀法制备的MnCeTiOx催化剂的低温活性及抗硫性能均有得到了有效提高.MnCeSnTiOx催化剂表现出了最佳的抗硫性能,在180℃下通入150 ppm SO2300 min后,脱硝效率由最初的约100％,下降为65％.     

锰铈改性钒钨钛中低温SCR催化剂脱硝及抗水抗硫性能

结合Mn的低温脱硝活性与Ce的储氧能力,将Mn-Ce作为整体改性剂,添加到传统钒钨钛催化剂中,用浸渍法制备了8份样品,以NH_3为还原剂,于管式固定反应器内进行脱硝及抗水抗硫实验,通过NH_3-TPD、H_2-TPR、N_2物理吸附测试、XRD手段对样品进行表征。综合脱硝活性及240℃抗水抗硫测试结果,选出较优的改性催化剂为3V-10W-7.7Mn-4.3Ce/75Ti,其在180~330℃保持脱硝活性95%以上,240℃抗水抗硫活性稳定在80%左右。该样品的比表面积虽然不到67m~2/g,但是Mn O_2与Ce O_2高度分散在Ti O_2表面;7.7%含量的Mn O_2也使催化剂具有大量的强酸位点,能够增强对NH_3的吸附;适当含量的Ce也增强了催化剂的低温氧化还原能力。     

铈、钴对Mn/TiO_2系列低温SCR催化剂抗硫性影响

本文介绍了锰钛系低温脱硝催化剂的主要制备方法。重点介绍了掺杂Ce、Co对催化剂脱硝活性和抗硫性的影响。硫铵盐的沉积和活性组分的硫酸化是催化剂失活的重要原因,Ce、Co的加入可以有效地抑制催化剂活性组分的硫酸化,同时还能降低硫酸盐在催化剂表面的稳定性,从而可以提高催化剂的抗硫性。     

镍系低温SCR脱硝催化剂载体与助剂的研究进展

对镍系低温脱硝催化剂载体与助剂进行了综述;以此对脱硝系统的经济性以及低温抗硫性做了进一步研究;最后对高岭土作镍系低温脱硝催化剂载体的应用前景进行了展望。     

焦炉烟道气脱硝催化剂的研究进展

结合焦炉烟道气的特点,对低温下具有良好活性、抗硫性、抗水性的脱硝催化剂进行了综述,指出焦炉烟道气脱硝催化剂的发展方向。     

钒基脱硝催化剂的研究进展

氮氧化物(NO_x)是大气主要污染物之一,其排放会带来严重的环境问题并且威胁人类健康,所以控制其排放势在必行。选择性催化还原脱硝已经成为世界上最成熟的脱硝技术。本文主要从催化剂的制备方法出发,详细综述不同方法制备的钒基脱硝催化剂的研究现状,并对脱硝机理进行表述,最后对钒基脱硝催化剂的发展进行总结和展望。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备及其烟气脱硝性能

以活性成分负载量、负载顺序和焙烧温度等关键制备参数因素进行正交实验设计制备了V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,对其进行XRD和TPR表征,并在自行设计搭建的SCR烟气脱硝实验平台上评价其(300~390)℃的SCR脱硝性能。结果表明,活性成分钒和钨绝大多数以非晶态形式存在于载体表面,且具有良好的分散性;主要活性成分V_2O_5负载量越高,脱硝率越高;400℃焙烧温度可以形成催化反应所需的晶相,且维持催化剂较高的比表面积;催化剂低温活性和高温活性是由表面富集和各种成分之间相互作用共同产生的结果,活性组分与载体之间的相互作用对315℃低温脱硝活性影响明显,以先钒后钨负载顺序为宜,表面富集对390℃高温脱硝活性起主要作用,以钒钨同时负载或先钒后钨负载顺序较好;随着m(WO_3)∶m(V_2O_5)的增加,在7.5∶1处催化剂的脱硝率升至最高,随后迅速下降,WO_3负载质量分数以6%为宜。在优化条件V_2O_5负载质量分数0.8%、WO_3负载质量分数6%、先钒后钨负载和400℃焙烧温度下制备了催化剂并进行脱硝性能验证,315℃低温脱硝活性达到69.56%。     

燃煤烟气低温NH3-SCR脱硝工艺中试

国内对于低温脱硝催化剂的研究主要集中在实验室的小试规模，对无钒低温NH₃-SCR蜂窝催化剂在燃煤烟气条件下的脱硝活性和中毒机理研究较少，无法完全反映出催化剂在真实烟气条件下的运行状况。本文采用自行设计的低温NH₃-SCR装置在石河子市某热电厂进行了中试研究，得到了该催化剂在实际烟气条件下的最佳工艺条件，并深入分析了实际烟气中复杂成分对低温脱硝催化剂的影响机理。研究结果表明：SO₂浓度低于35mg/m³、空速约为4200h^-1、烟气温度约为100℃、氨氮比约为1.2时催化剂的脱硝效率最佳；高浓度的SO₂会促进硫酸盐类的形成和催化剂活性组分的硫酸化，是催化剂活性降低的主要原因。环境友好型低温脱硝催化剂表现出优异的低温脱硝性能和抗硫性能；脱硝工艺改造方便；具有广阔的工业应用前景。     

粘胶基活性炭纤维催化剂低温脱硝性能研究

以粘胶基活性炭纤维毡为催化剂载体,负载Mn、Co、Ce 3种元素作为活性组分,通过浸渍法制备出不同负载比例的催化剂,探讨Mn、Co、Ce三种活性组分对催化剂的脱硝性能以及抗硫性能的影响。采用孔径分析仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)等仪器来表征催化剂的比表面积、孔容孔径,微观形态等特征。结果表明,活性组分按照一定的比例负载在催化剂表面上,其脱硝性能有较大提升,其中6Mn-8Co-3Ce/VACF催化剂的脱硝性能最好,在此负载比下催化剂中的活性组分能够均匀的分散在载体的表面,同时在其表面上有丰富的酸性点位,良好的还原性能,在200℃下,催化剂的脱硝效率可达85%以上。在进行抗中毒实验即通入SO_2后,脱硝效率为76%,其抗硫性能较佳。     

黏土掺混型烟气脱硝蜂窝催化剂的制备及性能

在NH3-SCR脱硝保证催化剂活性前提下,在蜂窝体成型过程中添加高含量的黏土与助剂来减少SCR催化剂活性组分的使用量,可降低烟气脱硝SCR催化剂的成本.考察了不同黏土与成型助剂对蜂窝体物理性能的影响,优化了助剂的添加比例.将优化的黏土成型工艺及参数应用于掺混黏土型蜂窝SCR脱硝催化剂的制作,通过模拟烟气评价催化活性,比较了催化剂的添加量对掺混黏土型蜂窝SCR脱硝催化剂的催化活性及抗硫抗水稳定性的影响.结果表明:以黏土为基本载体的蜂窝SCR催化剂具有较高的催化活性,在固定氨氮比0.8,空速4 050h-1的条件下,自制催化剂2%V2O5-5%WO3/TiO2掺混70%(质量分数)黏土A制得的蜂窝催化剂在250℃时的脱硝率为89%,活性温度窗口为250℃～450℃.170h的抗硫抗水实验中仅在250℃时活性稍有降低,但一直稳定在77%以上,可满足中低温脱硝催化剂的应用要求.     

负载型Mn基低温NH3-SCR脱硝催化剂研究综述

MnO_x以其良好的低温催化活性成为当前低温NH₃-SCR脱硝催化剂研究的热点,负载型Mn基低温脱硝催化剂较好地解决了非负载型低温N₂选择性差、易中毒等难题,具有良好的工业应用前景.本文综述了负载型Mn基低温脱硝催化剂的研究现状,从活性组分、载体、制备方法、机理和动力学以及抗H₂O、SO₂性能5个方面介绍了负载型Mn基低温脱硝催化剂的研究现状,着重阐述了金属氧化物、分子筛、炭基等人工和天然载体负载MnO_x在制备方法和脱硝活性方面的最新研究成果,简述了Mn基低温脱硝催化剂的催化机理以及动力学研究进展,分析了Mn基低温脱硝催化剂的H₂O和SO₂中毒机理.指出提高负载型Mn基低温脱硝催化剂的抗中毒性能和再生是今后研究的重点.     

低温脱硝脱氯苯钒钼钛基催化剂研究——钒负载量的影响

采用浸渍法制备了不同钒负载量的钒钼钛基催化剂，评价了催化剂的脱硝、SO₂氧化和脱氯苯的性能，并采用BET、XRD、NH₃-TPD、NO-TPD和SO₂-TPD对催化剂进行了表征。结果显示，催化剂活性组分在TiO₂载体表面分散均匀，未发现明显的XRD衍射峰；随着负载量的增加，催化剂脱硝和硫氧化性能逐渐增大，脱氯苯的性能先增大后减小，脱硝活化能较小而脱氯苯的活化能较大，钒负载量为3wt%时催化剂的脱硝脱氯苯性能较佳。催化剂表征显示，随着钒负载量的增加，催化剂比表面积略有下降，表面的酸性略有上升；低温对NH₃的吸附有所增加，而对NO和SO₂的吸附有所下降。低钒负载量时，催化剂表面脱硝可能以L-H机理为主；高钒负载量时，以E-R机理为主。     

锰基NH_3-SCR低温脱硝催化剂研究进展

锰基催化剂在低温氨选择性催化还原(NH3-SCR)脱硝反应中表现出良好的催化活性。讨论H_2O和SO_2对锰基催化剂活性的影响,综述通过制备方法改性、添加助剂和优化载体改善锰基催化剂抗H_2O和抗SO_2性能的研究进展,并对锰基低温SCR催化剂的研究方向进行展望。     

过渡金属型锰基低温NH3-SCR脱硝催化剂研究综述

综述了一元至多元过渡金属与锰的复合氧化物和负载型过渡金属与锰基催化剂的低温脱硝性能,着重阐述了在不同活性组分下,制备出不同结构的过渡金属催化剂对脱硝活性的影响。分析总结了过渡金属催化剂在低温NH₃-SCR中的反应机理及其抗水抗硫性能,最后,针对过渡金属催化剂存在的问题,展望了该领域未来可能的发展方向和研究热点。     

金属硫酸盐与氧化物助剂对SCR脱硝催化剂性能的影响

通过分步浸渍法制备了一系列以碱土金属或过渡金属为助剂,低钒含量的V-M_x(SO₄)_y-W/Ti及V-M_xO_y-W/Ti催化剂,对负载相同金属离子硫酸盐及氧化物的催化剂性质进行了对比考察。通过选择性催化还原(SCR)反应对催化剂进行活性评价,结果显示,负载某金属硫酸盐比相应氧化物助剂的催化剂活性好。负载钴离子的催化剂具有良好的低温活性,进而对负载钴离子的催化剂进行了抗硫抗水性能测试,并借助XRD、NH₃-TPD、H₂-TPR、TG、BET对负载不同金属硫酸盐及氧化物助剂的催化剂进行了表征,揭示了活性好的催化剂(如负载CoSO₄的催化剂)通常具有较多的表面酸及较好的低温还原能力。     

掺杂元素的氧化锰基低温NH3选择性还原氮氧化物催化剂研究进展

氨气选择性催化还原技术（NH₃-SCR）是控制氮氧化物排放的有效方法,但由于传统的氧化钒催化剂起活温度偏高,存在运行成本高等不足。近年来,开发具有低温活性的高效脱硝体系成为选择性催化还原技术的研究热点。其中,氧化锰催化剂是目前研究较为广泛的低温NH₃-SCR催化剂。综述了近年来国内外关于不同掺杂元素对氧化锰基低温催化剂催化性能影响的研究进展,阐述了掺杂Ce、Fe和其他元素的锰基催化剂的低温NH₃-SCR反应性能、反应机理、抗硫抗湿性能及其工业化应用前景,展望了氧化锰基低温NH₃-SCR催化剂未来的发展方向。     

Sm~(3+)掺入对MnO_2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响

采用挤出成型法制备Sm3+掺杂MnO2/TiO_2催化剂(Sm-Mn/Ti),研究Sm3+掺入对MnO2/TiO_2催化剂低温脱硝性能的影响,采用X射线衍射、氮气吸附脱附、可见光拉曼光谱以及扫描电子显微镜等对催化剂进行表征。结果表明,Sm3+的掺入抑制了TiO_2的颗粒长大,不仅增大了催化剂的比表面积,同时提高MnO2/TiO_2催化剂的缺陷浓度,有利于催化剂表面反应气体的吸附以及催化反应的进行。因此,适量Sm3+掺入会明显提升MnO2/TiO_2催化剂的低温脱硝活性、抗硫中毒、抗碱金属中毒能力,拓宽其活性温度窗口。5 000 h-1条件下,4%Sm-Mn/Ti催化剂在195℃达到最高脱硝率99%,并且在115℃脱硝率达到86%。