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。     

锰铈系低温SCR脱硝催化剂的研究进展

综述了负载型和非负载型锰铈催化剂的低温SCR脱硝性能,着重阐述了制备方法、制备条件以及助剂掺杂改性等对不同载体负载型低温催化剂脱硝性能的影响。在此基础上,介绍了锰铈低温SCR催化剂催化还原氮氧化物的反应机理及反应动力学,并探讨了SO2和H2O对锰铈低温SCR催化剂的毒化作用。最后针对目前存在的问题对锰铈系低温SCR催化剂的研究方向进行了展望。     

锰铈系低温SCR脱硝催化剂的研究进展

综述了负载型和非负载型锰铈催化剂的低温SCR脱硝性能,着重阐述了制备方法、制备条件以及助剂掺杂改性等对不同载体负载型低温催化剂脱硝性能的影响。在此基础上,介绍了锰铈低温SCR催化剂催化还原氮氧化物的反应机理及反应动力学,并探讨了SO2和H2O对锰铈低温SCR催化剂的毒化作用。最后针对目前存在的问题对锰铈系低温SCR催化剂的研究方向进行了展望。     

锰基催化剂在脱硝反应中的研究进展

低温脱硝催化剂近些年成为研究重点,锰基催化剂因其优异的低温性能在脱硝领域被广泛应用.为研究MnOx基低温脱硝催化剂的催化活性与抗中毒性能,综述了纯MnOx、过渡金属掺杂MnOx和锰基分子筛在脱硝反应中的应用进展,综合比较了MnOx基催化剂抗中毒等性能,发现过渡金属掺杂MnOx和锰基分子筛这两类催化剂具备较好的催化性能和...     

负载型锰铈复合氧化物SCR脱硝催化剂制备研究

采用复壁炭纳米管(CNTs)为载体,通过室温氧化还原法制备了锰铈复合氧化物低温NH_3-SCR脱硝催化剂Mn-CeO_x/CNTs。通过调节浸渍液的组成,考察了活性分锰铈配比对催化剂低温脱硝性能的影响。研究发现锰铈协同作用能够有效提高催化剂的低温脱硝性能,当Mn/(Ce+Mn)的摩尔比为0.6时,催化剂的低温活性最好,反应温度为160～180℃时脱硝率可达100%。该方法具有制备工艺简单、条件温和、低温脱硝效果好等优点。     

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。     

Mn基低温SCR催化剂抗中毒研究进展

选择性催化还原技术是目前成熟可靠的脱硝技术,广泛应用于固定源氮氧化物的脱除。商用钒钛催化剂的温度窗口窄且高,为了满足非电力行业更低温度窗口的脱硝需求,低温NH₃-SCR备受关注。近年来,Mn基催化剂因其良好的低温活性被认为是最具有前景的低温SCR催化剂。详细讨论不同种类锰基催化剂的性能研究以及锰基催化剂抗硫、抗水、抗碱金属/碱土金属(K、Na、Ca、Mg)和重金属(As、Zn、Pb)中毒的机理和改性方法,针对不同的抗中毒研究和改性方法进行了分析和总结,获得结论如下：(1)传统非负载型Mn基催化剂最佳制备方法为共沉淀法,脱硝效率达100%;微生物处理法是新型绿色合成方法,经济环保性高,为绿色合成Mn基催化剂提供了可行路径;(2)掺杂Ce、Fe、Cu、Ni、Ho、Nd、Zr、Co和Eu等元素能够有效提高Mn基催化剂的脱硝活性和抗中毒性能;可考虑将其作为“核-壳”结构的“壳”材料,提高Mn基催化剂的抗中毒性能;(3)特定孔径的分子筛是解决催化剂硫中毒的理想材料,但目前传质阻力的问题尚未解决,还需进一步优化分子筛的制备方法和工艺;(4) Mn基催化剂的抗碱金属中毒集中于掺...     

磁性铁基氧化物SCR脱硝催化剂的改性研究

为获得脱硝性能良好的铁基催化剂,采用微波辅助柠檬酸溶胶凝胶法一步制备新型磁性铁基SCR脱硝催化剂,考察铈钨助剂对其SCR脱硝性能的优化,并研究了煅烧温度和柠檬酸添加量对催化剂脱硝性能的影响。结果表明:微波辅助柠檬酸溶胶凝胶法可快速得到新型磁性铁铈钨复合氧化物催化剂;铈掺杂可提高催化剂SCR脱硝性能,当铈掺杂摩尔比由0.05增至0.20,催化剂脱硝效率先增大后减小;钨掺杂也可提高催化剂SCR脱硝性能,随着钨掺杂摩尔比由0.025增至0.10,催化剂脱硝效率先升高后降低;合适的铈、钨掺杂摩尔比为n(Fe)∶n(Ce)∶n(W)=0.85∶0.10∶0.05。当煅烧温度由400℃升至600℃或柠檬酸/金属阳离子摩尔比由0.25增至0.10时,Fe_(0.85)Ce_(0.10)W_(0.05)Oz催化剂脱硝效率均先增大后减小,合适的煅烧温度与柠檬酸/金属阳离子摩尔比分别为500℃和0.50。     

Ir基催化剂用于CO选择性催化还原NO的研究进展

针对具有烟温低、氧含量高和CO浓度大等特征的固定源烟气（钢铁烧结/球团烟气和焦化烟气等）脱硝领域,CO选择性催化还原NO _x （CO-SCR）技术具有良好的发展前景。Ir基贵金属催化剂因其在CO-SCR反应体系中表现出了良好的抗氧能力和较高的催化活性成为催化脱硝领域研究的热点之一。本文重点总结了单一载体、复合载体与复合活性组分三类Ir基催化剂在CO-SCR脱除NO _x 中的催化性能,同时从制备条件和反应条件两大方面归纳了其对Ir基催化剂的CO-SCR脱硝性能的影响,简要阐述了Ir基催化剂表面反应机理,并对未来研究工作进行了展望,指出采用多种手段对催化剂进行改性,并通过降低Ir负载量、反应温度窗口以及提升其催化活性等方式来降低成本,为实现Ir基催化剂CO-SCR工业化应用提供借鉴。     

工业窑炉烟气氧含量对钒钛系催化剂NH3-SCR脱硝反应的影响

目前,工业窑炉主要采用钒钛系SCR催化剂对烟气中氮氧化物（NO _x ）进行控制,然而工业窑炉部分工序烟气O₂含量高,且高O₂含量对SCR反应过程的机理影响尚不明确。因此,实验研究了烟气中不同O₂含量下钒钛催化剂的脱硝活性,并采用多种表征方法系统分析了O₂含量对催化剂物理化学结构的影响;同时结合原位红外技术,进一步揭示了不同O₂含量下钒钛催化剂SCR脱硝反应机理。研究表明：在150~400℃的反应温度下,较高O₂含量可一定程度提高催化剂的低温脱硝效率,钒负载量增加可使催化剂脱硝活性温度窗口扩展且向低温区移动;催化剂在不同O₂含量条件下经过NH₃-SCR脱硝反应后,其物理结构变化不明显,反应过程中较高的O₂含量可促进催化剂表面酸循环和氧化还原循环,加速SCR脱硝反应;较高O₂含量使得SCR反应过程活性中间体 NH₃（L）和\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}（B）消耗加快,促进桥型硝酸盐物种的形成,从而提高其SCR脱硝活性。     

工业窑炉烟气氧含量对钒钛系催化剂NH3-SCR脱硝反应的影响

目前,工业窑炉主要采用钒钛系SCR催化剂对烟气中氮氧化物（NO _x ）进行控制,然而工业窑炉部分工序烟气O₂含量高,且高O₂含量对SCR反应过程的机理影响尚不明确。因此,实验研究了烟气中不同O₂含量下钒钛催化剂的脱硝活性,并采用多种表征方法系统分析了O₂含量对催化剂物理化学结构的影响;同时结合原位红外技术,进一步揭示了不同O₂含量下钒钛催化剂SCR脱硝反应机理。研究表明：在150~400℃的反应温度下,较高O₂含量可一定程度提高催化剂的低温脱硝效率,钒负载量增加可使催化剂脱硝活性温度窗口扩展且向低温区移动;催化剂在不同O₂含量条件下经过NH₃-SCR脱硝反应后,其物理结构变化不明显,反应过程中较高的O₂含量可促进催化剂表面酸循环和氧化还原循环,加速SCR脱硝反应;较高O₂含量使得SCR反应过程活性中间体 NH₃（L）和\mathrm{N}{\mathrm{H}}_{\mathrm{4}}^{+}（B）消耗加快,促进桥型硝酸盐物种的形成,从而提高其SCR脱硝活性。     

低温脱硝催化剂研究进展

在传统选择性催化还原技术（SCR）催化剂的基础上,分别以钒-钛系催化剂、固溶体催化剂和新型MnO _x 催化剂为重点介绍了近些年低温SCR催化剂的研究进展,综述了不同活性组分的复合型催化剂的制备方法、元素掺杂、反应机理和抗性等,并通过分析不同复合型催化剂的表征总结了催化剂的性能状况以及低温脱硝效率,着重阐述了新型MnO _x 催化剂所具有的优异脱硝特性,认为通过改性提高新型MnO _x 的抗水抗硫性将会成为该领域未来的发展方向和研究热点,最后介绍了不同负载体对新型MnO _x 催化剂的催化效率的影响规律,发现二氧化钛负载体具有良好的抗水性,三氧化二铝负载体能显著增强催化活性,二氧化铈负载体的热稳定性较好。     

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。     

低温烟气脱硝催化剂适用条件与动力学

随着国家对大气污染物排放要求的进一步提高,中低温脱硝催化剂也将迎来更大的市场和挑战。为进一步明确低温脱硝催化剂的应用特性,在不同温度、烟气流速、催化剂长度和水蒸气含量下对已产业化的蜂窝催化剂的脱硝活性进行了系统考察,获得该中低温脱硝催化剂的适用区间与动力学参数。实验表明,在温度高于160℃条件下,通过调变气速与催化剂长度可以实现理论氨氮比的脱硝率;且在考察水蒸气对脱硝活性的影响时,发现脱硝率随着水蒸气含量的增加而逐步降低,在低温条件下降低更加显著,最大降幅达30%;依据2 ~ 4 m/s气速下的脱硝率与停留时间的关系,拟合脱硝反应活化能为22.7 kJ/mol,属于典型的气体外表面扩散控制,可为低温脱硝催化剂选型提供重要参考;180000 m³/h烟气量的脱硝示范验证了该催化剂在180℃下脱硝率超过90%,显示了优良的工业应用和推广前景。     

NH3-SCR脱硝催化剂现状及中毒失活现象研究进展

随着国家能源深度调峰的推进并降低锅炉负荷运行,发现锅炉出口烟温难以驱动选择性催化还原脱硝反应的问题,通过综述氨选择性催化还原反应（NH₃-SCR）催化剂在国内外的研究进展,发现单一贵金属催化剂温度窗口窄、易中毒和比表面积较小等问题影响了其催化活性,而复合的金属氧化物催化剂、新兴的生物炭催化剂和沸石催化剂具有多孔性和良好的稳定性等优点。催化剂脱硝机理可以简单表示为其表面的酸性位点吸附氨气和氧气并与之反应,催化剂的中毒原因可总结为其内部空隙被碱金属堵塞、金属氧化物被二氧化硫抢先反应和酸性位点被羟基覆盖,具体表现为催化剂的活性降低、吸附NH₃的效率下降。对比了商用催化剂和新兴催化剂的脱硝性能得出结论,未来的研究方向是研发耐硫、耐水、耐碱的低温高效脱硝催化剂。     

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。     

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%。