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。     

失活钒钨钛脱硝催化剂的再生处理技术

采用不同清洗再生工艺研究了热电厂运行3年左右的失活商业V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂再生效果。选用3种清洗液C1、C2和C3[即:清洗液C1为:去离子水;C2为:0.01 mol/L乙二胺四乙酸溶液(EDTA)+0.5 mol/L硫酸溶液(H_2SO_4)+0.5%十二烷基苯磺酸溶液(LAS);C3为:0.5%重金属捕捉剂2,4,6-三硫醇基钠硫代三嗪溶液(TMT103)]。设置了A、B、C3种清洗再生工艺[即:工艺A为清洗液C2+C3混合清洗;B为先用C2清洗再用C3清洗;C为先用C3清洗再用C2清洗],研究了失活催化剂整体式再生效果。结果表明:以去离子水为对照,在50 kHz的超声波下清洗时,清洗液C2和C3的最佳清洗时间分别为30 min和1 h,催化剂的NO_x转化率分别达到77%和79%。清洗工艺C对催化剂的清洗效果最佳,催化剂的NO_x转化率可达到85%。对工艺C清洗的催化剂进行活性组分补充,在活性温度窗口范围内(300～450℃)催化剂脱硝活性恢复到新鲜催化剂的水平。工艺C有效地去除了致毒元素,尤其是砷;恢复了催化剂表面孔结构,尤其是微孔结构;提高了催化剂表面Br?nsted酸、Lewis酸的酸量和强度,增强了催化剂的还原能力。     

Ce掺杂对钒钨钛催化剂脱硝性能的影响

对钒钨钛（V-W-Ti）催化剂进行Ce掺杂改性制备了CexV1W7/Ti（x%为CeO2负载量）,通过XRD、TEM、FTIR、XPS等表征其结构和元素组成,通过NH3/NO-TPD表征NH3和NO在催化剂表面的吸附强弱分布,并测试不同CeO2负载量下催化剂的脱硝性能,最后经密度泛函理论(DFT )计算探究催化剂的失活机理。结果表明,负载CeO2增加了催化剂表面化学吸附氧的比例和Br?nsted酸性位点,但也减少了催化剂表面V4+的比例和Lewis酸性位点;适当CeO2负载量能显著提高钒钨钛催化剂的中低温活性,但负载量过多会降低催化剂的高温活性,CeO2负载量为1% （以催化剂质量分数为基准）的钒钨钛催化剂（Ce1V1W7/Ti）表现最佳,其在全温度（260~400 ℃）段的脱硝活性均优于改性前,在260 ℃,空速为6×104 h-1的反应条件下,NOx脱除率从79.0 1%增加至99.19%,在含有H2O、SO2的气氛中,其NOx脱除率从58.33%升至74.55%。Ce掺杂降低了催化剂表面的氧空位形成能,改变了催化剂表面的酸位强弱,强化了SO2在催化剂表面的吸附,SO2中毒后的催化剂表面会沉积硫酸铵盐,在H2O的协同作用下,Ce掺杂后催化剂表面更易沉积硫酸铵盐,这是催化剂失活的主要原因。     

负载在SCR脱硝催化剂表面的硫酸铵盐分解特性研究

基于工业用V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂,采用TG/DTG-FTIR联用并结合TPD脱附实验研究沉积于催化剂表面的硫酸铵盐分解特性。结果表明,沉积在催化剂表面的硫酸铵在受热时经历两步分解行为:首先,硫酸铵在185℃开始分解释放氨,然后395℃开始有SO_2脱附出来,并在580℃完全分解;沉积于催化剂表面的硫酸氢铵第一步的脱氨提前至246℃,SO_2的释放延至387℃,在600℃下分解完全。催化剂降低了硫酸铵盐热分解释放NH_3的初始温度,但提高了释放SO_2的初始温度。催化剂中活性组分导致硫酸铵盐在更低的温度下释放NH_3,而SO_2开始释放的温度的延迟均由二氧化钛造成。     

不同载体负载锰基催化剂脱硝性能研究

NH_3-SCR法去除烟气中NO_x的关键在于催化剂,与非负载型催化剂相比,负载型催化剂除了载体自身可以起到一定的脱硝作用外,还对催化剂整体的活性、抗中毒性等多方面有着很大影响。本文分别阐述了以分子筛、活性炭、TiO_2为载体负载的锰基催化剂在选择性催化还原脱硝中的研究情况。     

Cu掺杂磷钼杂多酸催化剂的低温SCR脱硝性能

选用锐钛矿型TiO₂作为载体,以磷钼杂多酸（HPMo）掺杂Cu作为活性组分,采用浸渍法制备了Cu-HPMo/TiO₂负载型杂多酸SCR脱硝催化剂。研究了Cu掺杂比例、催化剂煅烧温度和活性组分负载量等因素对催化剂脱硝效率的影响,并通过XRD、BET和SEM等表征方法对催化剂结构特性进行了表征分析。活性测试结果表明,当活性组分配比为Cu∶Mo=3∶1,煅烧温度为350℃,活性组分负载量为10%时,催化剂的脱硝效率最佳,催化剂在200℃时NO _x 去除率即达到92%,在250℃时有着最高99%的NO _x 去除率。XRD和BET等表征结果显示,Cu的加入增加了活性组分在催化剂表面的分散性,使比表面积增大;适量的Cu掺杂和适宜的煅烧温度有利于增强Cu与Mo的相互作用,使得活性组分分散性良好,晶粒体积减小,晶粒之间连接紧密及催化脱硝活性提高。     

Br掺杂V2O5/TiO2脱硝催化剂的制备及性能研究

采用溶胶凝胶法、浸渍法,将Br掺入V2O5/TiO2中,制成了一种新型脱硝催化剂.考察了 Br掺杂量、反应温度对催化还原过程的影响.结果显示,在120～240℃的反应温度下,VTiBr2.0催化剂具有最佳活性,其NOx转化效率相较不掺杂Br最大可提升29％;使用X射线衍射、比表面积测试、H2化学吸附特性测试等方法,发现...     

选择性催化还原脱硝催化剂研究进展

催化剂是选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)脱硝技术的核心,催化剂的低温活性、选择性和稳定性直接影响到NOx的脱除效果.SCR脱硝催化剂性能主要取决于催化剂活性组分和催化剂载体.简述了以氨、尿素和碳氢化合物等不同物质作为SCR还原剂的化学反应原理;介绍了以贵金属(Pt,Pd,Rh,Au等)和金属氧化物(V2O5,WO3,FeaO3,CuO,CrOx,MnO2.MoO3和NiO等)为催化剂活性组分.以分子筛、柱撑黏土、碳基材料和TiO2等为催化剂载体的SCR脱硝催化剂的研究进展.以V2O3为主要活性组分,以TiO2为载体的钒钛类催化剂因其理想的综合性能,目前已商业化应用.纳米有序结构TiO2薄膜可望成为理想的SCR脱硝催化荆新型载体.     

SCR脱硝催化剂的研究现状及展望

介绍了SCR脱硝的基本原理.概述了SCR脱硝催化剂的种类和影响因素,并详细阐述了贵金属、金属氧化物、分子筛和碳基材料催化剂的选择性催化还原法脱除NOx研究进展.并对SCR脱硝催化剂研究领域存在的问题进行了探讨.     

工业钛钨粉制备选择性催化还原催化剂的对比研究

以国产和进口专用于制备脱硝选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）催化剂的工业钛钨粉为原料,采用浸渍法在不同条件下制备了V2O5-WO3/TiO2催化剂,测试了催化剂的脱硝性能,并且采用低温N2吸附法、X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜/X-射线能谱（SEM/EDX）对其结构和组成进行了表征,为提高国产钛钨粉的质量提供依据。实验结果表明,相同条件下国产钛钨粉制备的催化剂脱硝性能稍差于进口,其原因除了原料组成之外,还在于国产钛钨粉制备的催化剂孔容低于进口,活性组分的负载量较低;国产的钛钨粉中有少量的金红石,而且晶粒度较小,烧结程度较进口的大。提高国产钛钨粉的质量,除其组成适当外,还应考虑增大孔容,避免金红石的形成。     

选择性催化还原脱硝催化剂生产技术

介绍了应用广泛的选择性催化还原烟气脱硝催化剂,重点分析了催化剂的组成.工业用催化剂按结构划分为蜂窝式、板式和波纹式,介绍了3种形式催化剂的生产技术及特点.     

铜系低温选择性催化还原脱硝催化剂的研究进展

选择性催化还原（SCR）技术已广泛应用在燃煤电站烟气脱硝技术中,开发低温高活性、高抗中毒性能的催化剂体系已经成为国内外学者的研究重点。Cu系催化剂由于具有良好的脱硝性能及水热稳定性,得到了广泛的研究和关注。本文综述了近年来活性组分Cu负载在TiO₂、Al₂O₃、碳基材料和分子筛等材料上的研究进展;重点分析了Cu系催化剂低温SCR反应机理,主要包括Eley-Rideal （E-R）机理和Langmuir-Hinshelwood （L-H）机理,同时分析了SCR反应的两个必然过程：吸附（NH₃吸附和NO_x吸附）和反应;简要地介绍了Cu系催化剂的抗水抗硫中毒性能研究现状以及反应机理,同时介绍了碱金属中毒、飞灰和催化剂烧结对催化剂失活的影响,结合生命周期分析SCR脱硝系统还原剂氨和尿素对NO排放的影响。在此基础上展望了未来铜系催化剂的研究方向：采用新型方式对催化剂进行改性、进一步采用表征和模拟技术研究催化体系的反应机理、优化锅炉和催化剂设计减轻催化剂失活以及研究适用于其他还原剂条件的高选择性催化剂。     

SCR烟气脱硝催化剂再生研究进展

介绍了SCR烟气脱硝催化剂的水洗再生、热再生、热还原再生、酸液再生、SO2酸化热再生、活性盐溶液活化再生等再生方法的研究进展。再生技术应用时,应根据SCR催化剂的配方、构型、应用场合等因素,分析SCR催化剂失活的主要原因,选择适当的一种或者几种再生方法,才能达到提高或者恢复催化剂脱硝活性的目的。     

废SCR催化剂钠化焙烧回收钨和钒的机理探究

文章从热力学角度,分别以温度和碳酸钠加入量为变量,用热力学软件HSC Chemistry计算了蜂窝状废SCR催化剂钠化焙烧的过程,得到了相应的相图,并分析了其对钨和钒浸出率的影响。研究了不同动力学条件下钨和钒的浸出率,得到最佳焙烧条件为：碳酸钠加入量为30%、焙烧温度为800 ℃、粒度为75～100 μm、焙烧时间为2～2.5 h。采用XRD和SEM进行物相和形貌分析。从理论和实验上探究了失效SCR催化剂钠化焙烧过程的机理。     

低温SCR脱硝催化剂研究进展

氮氧化物NOx(NO, NO2和N2O)是全球大气污染的主要污染物之一,引起光化学烟雾、酸雨、臭氧层破坏等环境问题,严重影响人们的生存环境和生活质量,引起了世界各国的广泛关注。针对固定源和移动源燃烧排放,各国制定了日益严格的排放标准。目前主要的脱硝技术分为选择性催化还原(SCR)、选择性非催化还原(SNCR)、氧化脱硝和活性炭吸附脱硝等。SNCR的应用有较高的条件,影响其成功运行的主要因素有温度、氨氮比、氨气在烟气中的分布和停留时间等,故SNCR的工业应用存在一定的局限性。SCR脱硝技术比其它脱硝技术应用更广泛,其中脱硝多安排于除尘脱硫后,此时温度多处于100?250℃之间。为提高SCR脱硝性能,低温SCR脱除NOx是目前研究最热门的烟气脱硝技术。本工作综述了近年来低温SCR脱硝催化剂的研究进展,介绍了锰基催化剂、钒基催化剂及碳基催化剂的发展现状,对单组分Mn基催化剂、负载型Mn基催化剂和复合型Mn基催化剂进行了综述,从V基催化剂的制备对脱销的影响和脱硝机理进行了表述,综述了过渡金属掺杂对C基催化剂的影响,阐述了烟气中H2O和SO2对催化反应的影响及低温SCR反应的脱硝机理,对低温SCR催化剂进行了总结并对其未来发展进行了展望。     

低温烟气脱硝催化剂制备工艺及性能探究

为了满足低温脱硝催化剂工业化的需求,对以相同组成的氧化物粉末、工业偏钛酸、水热偏钛酸为前驱体制备的脱硝催化剂的催化性能进行了考察,并利用X射线衍射、N2吸附-脱附、热重分析、机械强度等手段对催化剂的表面结构及性质进行表征分析。结果表明,随焙烧温度升高,各催化剂的活性先升高后降低,催化剂以水热偏钛酸为原料制备的催化剂(催化剂C)更适宜于工业应用,其拥有较好的低温活性、抗压强度及成型率;经过550℃焙烧10 h后催化剂的纵向抗压强度为1.06MPa,在250℃时NO转化率为97.79%。此外,对该催化剂进行脱硝活性评价及宏观动力学分析并考察了1～3 m/s气速下催化剂活性在不同烟气温度下的脱硝性能,结果表明,随气速增加催化剂的脱硝性能逐渐降低;根据Eley-Rideal机理,建立动力学方程,推算出该催化剂的反应速率常数k,并根据Arrhenius公式求得催化剂C的SCR脱硝反应活化能为32.15 kJ/mol,指前因子A为15.37×10³L/(g·min),为实际工业烟气SCR脱硝系统设计提供参考。     

低温SCR锰系脱硝催化剂的研究进展

氮氧化物(NO_x)是大气环境的主要污染物之一,对人体健康和生态环境都会造成巨大的危害。选择性催化还原(SCR)是有效的烟气脱硝技术之一,而催化剂是脱硝技术的关键。近年来,锰系金属氧化物催化剂由于在低温SCR反应中表现出优良的催化活性得到了广泛的关注。综述了锰系低温SCR脱硝催化剂的的研究现状,按照非载体型和载体型催化剂进行了介绍,阐述了载体、元素掺杂等因素对锰系催化剂活性的影响,良好活性的催化剂须具有较高的比表面积、无定型的晶态结构。展望了锰系低温SCR脱硝催化剂的研究重点,为进一步研究和提高性能优良的低温锰系SCR脱硝催化剂提供参考信息。