被动式NOx吸附剂Pd/ZSM-5的性能影响因素

柴油车尾气 NO_x后处理技术对冷启动阶段 NO_x净化效果较差,被动 NO_x吸附剂（PNA）应运而生。分别采用等体积浸渍法和离子交换法将 1% Pd 负载于 m（Si）/m（Al）为 11.5 的 ZSM-5 分子筛,获得 Pd/ZSM-5 PNA 材料。考察反应气氛（有无 O₂和 H₂O）对 2 种不同 Pd 负载方式 PNA 吸附-释放 NO_x性能的影响。采用 X 射线衍射、N₂吸附-脱附曲线测定、透射电子显微镜、原位漫反射 Fourier 变换红外光谱和 NH₃程序升温脱附手段,从 Pd/ZSM-5 结构性质,Pd 物种形态和酸性质分析以上因素的影响作用机制,并进一步评价预处理气氛中 O₂作用。结果表明：反应气和预处理气氛存在 O₂及等体积浸渍法中存在更多 NO 活性吸附位点从而提高 Pd/ZSM-5 的 NO 吸附能力。此外,O₂促进 N...     

面向烟气NOx净化与回收的新型吸附工艺

合理高效的吸附工艺是决定吸附法净化和回收烟气中NO_x工业可行性的关键工艺环节。提出一种通过外部补充气体实现固定床循环体空间内多次循环解吸NO_x的新型吸附工艺（GVTSA）。基于该工艺,采用Na-ZSM-5分子筛作为吸附剂,以某钢厂烧结机脱硫后烟气为原料（组分）进行了NO_x吸附回收实验研究。结果表明,GVTSA工艺相较传统吸附工艺（TSA工艺、VSA工艺）可获取更高的NO_x回收量,在优选条件下（220℃,-50 kPa）,NO_x回收率达到90%,解吸气中NO₂浓度由原料气的36 mg·m^-3提升到2%以上,NO_x循环吸附量可达0.10 mmol·g^-1,16次吸脱附循环稳定。研究结果可为烟气NO_x治理与资源化工业应用提供参考。     

CO在成型催化剂上脱除NOx的反应动力学模型

采用实验和模拟相结合的方法研究了NO_x在固定床反应器中的吸附还原过程。选取商业常用的堇青石和TiO₂为主要的成型催化剂基体材料，以铜铁铈复合型金属氧化物为活性成分，制备了蜂窝成型催化剂，对蜂窝催化剂的吸附性能和脱硝还原活性进行测定。建立了固定床反应器中CO脱除NO_x的反应动力学模型，由于CO法脱硝反应的解耦分解，脱硝反应模型也由吸附模型和还原模型组成。吸附模型由固相和气相的微分质量平衡方程建立，还原模型由一组微分方程组成。通过固定床NO_x吸附曲线和不同温度下NO_x的转化率对模型中的关键参数进行了拟合，得到了CO在成型催化剂上脱除NO_x的反应动力学模型，该模型与实验数据吻合较好。在此基础上，模拟了其他条件下吸附过程的穿透曲线和还原反应的转化率。此模型能较好地揭示CO在蜂窝催化剂上还原NO_x的反应动力学，为CO法成型催化剂脱除NO_x的实验或者工程提供理论指导。     

脱硝协同汞氧化聚苯硫醚四元催化滤料制备方法及理化特性

采用原位氧化法（ISM）、浸渍煅烧法（ICM）和涂覆法（CM）制备聚苯硫醚（PPS）双效催化滤料，在模拟烟气固定床系统中考察了滤料低温NO_x催化协同Hg⁰氧化性能，深入分析了原位氧化滤料表面形貌、元素分布、晶态结构和Hg及NO_x赋存形态。结果表明：在相同条件下，3种制备方法对应滤料催化活性大小顺序为Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ICM＞Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@CM。ISM对应PPS单层饱和负载量约为0.9，活性反应温度窗口为110~210℃，其中170℃时Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ISM的非均相NO氧化、NO_x还原和Hg⁰氧化效率最高分别达到8.6%、84.6%和93.2%。程序升温脱附实验结果表明：(0.9)Mn-Ce-Fe-Co-O_x/PPS@ ISM表面NO_x吸附活性位点中弱碱位数量占优，而中碱位化学吸附NO主要以NO_y（y=2或3）结构存在，歧化态NO₂次之。同时，Hg与NO在氧气条件下以非均相反应途径转化为HgO和Hg(NO₃)₂/Hg₂(NO₃)₂。表征结果表明：ISM制备的MnO_x、CeO_x、CoO_x和Fe₂O₃复合氧化物呈弱晶相、高度分散团絮状结构赋存于PPS@ISM纤维。     

半导体材料在光催化低浓度氮氧化物的研究进展

氮氧化物（NO_x）是一类有害的空气污染物,会引发酸雨、雾霾、光化学烟雾等严重的环境问题。目前,如何有效地去除空气中低浓度的NO_x（十亿分之一）是研究的热点和难点。半导体光催化氧化法可以将空气中低浓度NO_x氧化成无毒的硝酸盐,是一种经济有效的净化技术之一。本文主要围绕二氧化钛（TiO₂）,氮化碳（g-C₃N₄）和Bi系三类半导体光催化材料,对近年来包括本课题组在内的国内外对光催化去除低浓度NO_x研究进行了简要概述。其中,通过代表性的工作介绍了贵金属沉积、元素掺杂、构建异质结和表面空位缺陷工程等改性策略,以提高半导体材料在去除低浓度NO_x的光催化活性和性能。此外,对半导体材料在光净化低浓度NO_x的未来发展进行了展望,以期待为高性能半导体光催化剂的理性设计和制备以及催化机理的探索等方面的研究提供思路。     

Ce-MnOx低温净化氮氧化物和一氧化碳的催化性能研究

为协助工业界实现碳达峰与碳中和的目标,聚焦于低温烟气中氮氧化物（NO_x）和一氧化碳（CO）的协同脱除,以铈（Ce）和锰（Mn）的无机盐为前驱体,采用共沉淀法、机械球磨法、溶液燃烧法和溶胶-凝胶法制备了Ce元素改性的Mn基氨选择性催化还原（NH₃-SCR）/一氧化碳（CO）氧化双效纳米催化剂。使用固定床-在线质谱/色谱测试系统对催化剂性能进行了评价,并利用X射线衍射、氮气-物理吸附等表征手段对Ce-MnO_x纳米催化剂进行了表征分析。结果表明,反向共沉淀法制备的催化剂具有最优的NO_x和CO协同脱除性能,在100 000 mL/（g·h）的高空速条件下,140 ℃以上能够实现CO净化率超过85%,100 ℃以上能够脱除气体中80%以上的NO_x,且运行20 h后仅出现微弱的性能衰减。其活性组分为具有高比表面积（100 m²/g以上）的CeMnO_x,因此能够吸附更多气体进行反应,表现出优异的催化性能。     

低温催化脱硝技术的研究进展

面对日益严重的环境问题,燃煤烟气催化脱硝技术得到了较快发展。针对目前应用较为广泛的选择性催化还原脱硝技术,本文从催化脱硝技术的机理出发综述了低温催化脱硝方面的研究进展,将低温催化脱硝技术分成两大类:低温氨法选择性催化还原脱硝技术和低温非氨法催化脱硝技术。在低温氨法选择性催化还原脱硝技中总结了金属氧化物催化剂、分子筛催化剂以及碳基催化剂等的反应机理和反应过程,揭示了影响脱硝效率的各种因素;低温非氨法催化脱硝技术中从反应方式出发,总结了NO_x催化裂解技术、HC-SCR技术、NO_x吸附-还原技术以及CO催化脱硝技术的研究进展,并对反应影响因素进行了综述。探索了各种催化剂的优势和不足之处:低温NH₃-SCR技术具有选择性高、效率高的特点但是其还原剂价格较贵且存储运输较为困难;低温非氨法催化脱硝技术选择性差、效率低,但是还原剂价格低廉、易于制备,且在工艺方面改进时可以达到要求的效率。在此基础上本文展望了未来低温催化脱硝的研究方向:在降低脱硝成本的情况下改善催化脱硝工艺,大力发展氮氧化物吸附还原等技术。     

焙烧温度对MnZnOx物化性质及催化性能的影响

采用湿化学共沉淀法制备了MnZnO_x固溶结构催化剂,考察了焙烧温度对催化剂物化性质和催化性能的影响。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、N₂吸附-脱附、CO₂-TPD（程序升温脱附）及H₂-TPR（程序升温还原）等手段对不同焙烧温度下催化剂物化性质进行了分析表征。结果表明,焙烧温度对MnZnO_x晶相组成、孔结构性质、二氧化碳吸附特性及表面氧空位浓度等物化性质影响较大。500 ℃焙烧条件下制得的MnZnO_x催化剂形成了具有丰富的表面氧空位、较大的二氧化碳吸附量和介孔孔容且溶质组分分散均匀的固溶结构。在反应压力为3.0 MPa、反应空速（GHSV）为14 400 mL/（g·h）、V（氢气）∶V（二氧化碳）∶V（氮气）=72∶24∶4条件下,MnZnO_x催化剂于380 ℃表现出优异的催化性能,甲醇选择性为86.1%、二氧化碳转化率为16.0%、甲醇时空产率（STY）达0.68 g_MeOH /（h·g_cat）。     

Cu/SSZ-13催化剂脱硝活性中心与催化性能构效关系的研究

NH₃选择性催化还原NO_x（NH₃-SCR）是目前最有应用前景的柴油车尾气净化技术,该技术的核心是开发具备优异催化性能的催化剂。以具有菱沸石（chabazite,CHA）结构的小孔分子筛SSZ-13为载体制备的Cu/SSZ-13催化剂,因具有优异的催化性能和水热稳定性能而受到广泛关注。制备了系列Cu_x/SSZ-13催化剂,并通过CO原位漫反射红外光谱（DRIFT）和H₂-TPR等方法能够确定具有高催化活性的铜离子在SSZ-13分子筛上的落位和存在状态。CO红外吸附实验发现,采用Cu(NO₃)₂水溶液离子交换法制备的Cu/SSZ-13催化剂上存在多种落位的Cu⁺活性中心。在较低的Cu⁺交换度条件下,Cu⁺优先落位于SSZ-13分子筛的八元环位置,随着交换度的提高,Cu⁺开始落位于SSZ-13分子筛双六元环的位置。H₂-TPR结果表明Cu_x/SSZ-13催化剂上也存在大量落位在八元环位置不稳定的Cu²⁺,这些Cu²⁺很容易被还原为Cu⁺。Cu_x/SSZ-13催化剂经800℃水蒸气连续老化16 h,分子筛骨架崩塌程度随着Cu含量的增加而提高,骨架铝的脱除,导致Cu物种发生团聚,而第二金属Ce元素的引入能够在一定程度上提高Cu/SSZ-13的水热稳定性。催化剂构效关系研究表明,具有一定量稳定存在的Cu⁺,并且拥有大量不稳定存在Cu²⁺的催化剂具有较宽温度范围的脱硝性能。     

柴油机SCRF催化剂研究现状及展望

通过分析未来排放法规趋势对后处理系统的影响,得到SCRF系统在低温或冷启动条件下De-NO_x具有的较大优势,将在应对国六b（“国家第六阶段机动车污染物排放标准”）及以上法规发挥重要作用;阐述了SCRF常用几种载体的特征与适用性,指出对载体材质和参数选取需要考虑的因素,认为高空隙的碳化硅、莫来石以及泡沫合金材质的载体具有广泛的应用前景;综述了V/Cu/Fe-SCRF以及分层与混涂涂层技术的研究现状以及各自的特性,得出Cu基分子筛仍是作为SCRF催化剂的首选涂层材料,尤其是Cu-LTA经过老化后,在高温下仍表现出优异的NO_x转化性能;介绍了SCRF建模与仿真的方法及意义,得出SCRF仿真可以较好地用于实际应用的模拟。     

Catalytic reduction system of NOx in exhaust gases from diesel engines with secondary fuel injection

Catalytic NO_x reduction system with secondary fuel injection was studied not only in a laboratory scale, but also in a large bench scale. Diesel fuel was injected before the catalyst bed, and the activity and durability of the catalyst for the NO_x reduction were tested. Using the fuel as a reductant, silver aluminate supported on alumina was selected as the most active and suitable catalyst. The resistance of the silver aluminate catalyst to SO_x was enhanced by the addition of a small amount of WO₃, MoO₃ and Pt. It was found from the engine bench test that NO_x conversion increased in proportion to the amount of aldehydes formed from the injected fuel in the exhaust gas. Thus, the secondary fuel injection into exhaust gas through a partial oxidation catalyst enhanced the NO_x conversion. At 450°C, the engine bench test exhibited maximum NO_x conversion of 75% and 45% at the SV of 15 000 and 70 000 h⁻¹, respectively.     

水泥窑协同处置垃圾衍生燃料对NOx和SO2生成转化的影响

利用水泥窑协同处置垃圾衍生燃料是目前发展趋势之一,但实际处置过程中存在着污染物排放不稳定的问题,因此本文以湖北某水泥厂处置的垃圾衍生燃料为研究对象,利用高温管式炉开展试验,研究了五种垃圾衍生燃料在500~900 ℃的燃烧环境下燃烧产物NO_x、SO₂的释放特点。试验结果表明:垃圾衍生燃料在不同温度下燃烧过程中NO_x的浓度峰值在低温下(500~600 ℃)受温度影响更大,且呈倍数增大,在高温下(700~900 ℃)NO_x的浓度峰值受温度影响较小;900 ℃时NO_x的转化率低、燃烧速率快,建议为垃圾衍生燃料投放温度;不同种类垃圾衍生燃料燃烧过程中NO_x的转化率随着燃烧温度的变化呈“倒V型”,而SO₂的转化率随着燃烧温度的变化呈“正V型”,NO_x和SO₂在生成过程中起相互抑制的作用。     

富氧富水蒸气条件下燃烧高氮燃料的NOx排放特性

在富氧富水蒸气条件下，研究了富含氮的燃料白酒糟在流化床中燃烧时NO_x的排放特性。结果表明，在过量空气系数1.2条件下，水蒸气和O₂对NO_x的生成相互影响。当O₂浓度低于约35%时，向燃烧气中加入水蒸气能抑制NO_x生成，使烟气中NO_x的排放浓度和燃料N转化为NO_x的转化率降低；而当氧气浓度高于约35%时，加入水蒸气促进了NO_x生成，表明提高氧气浓度使得氧化作用起到主导地位。NO_x生成量随温度的升高先增加后减少，在较高氧气浓度下，NO_x生成量随温度升高而降低的转折点发生在较低的温度；燃烧气氛中添加水蒸气延迟了转折点的发生，使转折点发生在较高温度。     

固定源废气处理的催化剂涂覆工艺研究进展

由工业固定源排放的NO_x和挥发性有机物（VOCs）是大气复合污染物的重要前体物质。整体式催化剂常被用于脱除NO_x和VOCs。涂覆法是可工业化大规模生产整体式催化剂的工艺之一，具有活性组分用量少、生产成本低的优点，此工艺被广泛用于固定源废气处理的催化剂制备领域。但是由于高通量烟气的冲刷会造成表面活性组分损失和寿命降低，限制其应用，所以在设计催化剂的过程中不但需要关注催化剂涂层的高活性，还需要重点考察其耐磨损性。本文综述了国内外用于固定源废气处理整体式催化剂涂覆工艺的研究进展，主要分析了预处理方法对蜂窝陶瓷载体物理化学性质的影响；重点综述了蜂窝陶瓷负载催化剂活性组分的常规涂覆方法，分为间接涂覆法和直接涂覆法，进一步对间接涂覆法的第二载体涂层进行分类探讨，简述了直接涂覆法的浆料配方及工艺参数对涂层性能的影响，然后对两种涂覆工艺的优缺点进行论述，最后总结了整体式催化剂在固定源废气（NO_x和VOCs）处理领域的相关应用。     

基于Aspen Plus水泥窑炉NOx生成仿真与减排优化研究

针对水泥窑炉生产过程中分解炉和回转窑NO_x产生的全过程,采用Aspen Plus软件建立系统仿真模型,并通过现场试验数据对模型进行可靠性验证;采用模型模拟研究分解炉中温度和燃烧气氛对NO_x的影响规律。结果表明:分解炉中温度从804 ℃变化到1 050 ℃,NO_x浓度从242 mg/m³变化到800 mg/m³,分解炉温度超过900 ℃之后,NO_x浓度会急剧上升;分解炉中CO浓度从26 mg/m³变化到990 mg/m³,NO_x浓度从585 mg/m³下降到154 mg/m³。分解炉中NO_x的浓度受回转窑中烟气温度影响较大,当回转窑中的烟气温度由900 ℃上升到1 400 ℃时,分解炉中的NO_x浓度从260 mg/m³变化到430 mg/m³。应用Aspen Plus模拟水泥窑炉NO_x的变化具有一定可行性,模型设置灵活,可为水泥窑炉NO_x控制提供参数优化和数据支持。