煅烧温度影响MnOx/ZSM-5催化NO氧化性能研究

采用浸渍法制备了一系列不同煅烧温度(350~650℃)的MnO_x/ZSM-5催化剂,使用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱分析(XPS)、H_2程序升温还原(H_2-TPR)和N_2吸附/脱附等技术对催化剂特征进行了测试。结果表明,煅烧温度对于MnO_x/ZSM-5催化剂催化NO氧化的活性有显著影响,与350℃下煅烧样品相比,550℃煅烧后样品最大NO转化率提高7%。较高的煅烧温度有利于Mn_2O_3的生成,在煅烧温度高于550℃后,Mn_2O_3成为催化剂表面的主要晶相。但提高煅烧温度,会导致催化剂表面分散度和比表面积降低,还原性能和晶格氧含量下降,不利于催化反应的进行。在反应器入口NO体积分数0.1%,体积空速约17 000 h~(-1)的实验条件下,550℃煅烧后的催化剂样品表现出最佳的催化NO氧化效率,350℃时NO转化率达到46.8%。但MnO_x/ZSM-5抗硫性能较差,还需进一步优化制备方式以提高其含SO_2氛围下的适用性。     

船舶尾气臭氧氧化-海水吸收的脱硫脱硝新工艺研究

通过模拟试验研究了臭氧氧化结合海水吸收同时脱除船用发动机排气中SO2和NO2的新工艺.在管式反应器内研究了反应温度、n(O3)/n(NO)(物质的量之比)、碳氢、SO2等对臭氧氧化NO的影响,并对模拟尾气进行了臭氧氧化结合海水吸收的脱硫脱硝试验.结果表明,n(O3)/n(NO)对臭氧氧化NO影响很大,NO氧化率随n(O3)/n(NO)呈线性增长,n(O3)/n(NO)为1,反应温度分别为常温、150℃和200℃时,NO氧化率分别达到99.0%、98.3%和98.1%;反应温度低于200℃时,温度对臭氧氧化NO影响很小,而当反应温度升至275℃时,NO氧化率明显下降,这与臭氧在较高温度下分解有关;SO2在O3/NO/SO2/N2/O2体系和O3/NO/C2H4/SO2/N2/O2体系中对臭氧氧化NO都没有影响;200℃以下,C2H4对臭氧氧化NO影响很小,而在275 ℃时,C2H4对臭氧氧化NO有一定促进作用;模拟尾气经臭氧氧化-海水吸收后,脱硫率为98.5%,n(O3)/n(NO)为1时的脱硝率为91.05,NO能耗为56.4 g、(kW·h).     

臭氧耦合双金属催化剂共同氧化NO和VOC的研究

通过等体积浸渍法合成一系列M-MnO_x/γ-Al₂O₃催化剂(M=Ce、Co、Cr、Fe),用于低温催化臭氧共同氧化NO和邻二甲苯(o-C₈H₁₀)的研究,试验发现,Fe/Mn催化剂表现出最高的催化氧化活性,最佳的温度区间为60～100℃;在NO与邻二甲苯共同存在时,臭氧优先将NO氧化为NO₂,之后NO₂深度氧化与邻二甲苯初步氧化同时进行,最后多余的臭氧将邻二甲苯初步氧化生成的小分子有机物氧化为CO与CO₂;催化剂对不同初始污染物浓度适应性良好,研究结果可为臭氧一体化脱除烟气污染物的工业化推广应用提供依据。     

MnO_x/ZSM-5催化剂催化NO氧化性能的研究

为实现快速选择性催化还原(SCR)反应条件,开发低成本NO氧化催化剂,采用浸渍法制备了不同Mn负载量的MnO_x/ZSM-5催化剂,采用电感耦合等离子体(ICP)、X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和N_2吸附/脱附等技术对催化剂特征进行了表征,并考察了其催化NO氧化活性.结果表明:Mn负载量对MnO_x/ZSM-5催化剂催化NO氧化的活性有显著影响,较高的负载量可以提供更多的反应中心,但过高的负载量会导致活性组分在催化剂表面积聚,减小催化剂比表面积和降低表面分散度.Mn负载量为5.2%的样品表现出最佳的NO催化氧化效率,400℃下NO转化率达到50.6%,但低温下催化NO氧化活性较差,还需进一步优化制备条件,以提高MnO_x/ZSM-5催化剂的反应性能.     

SCR气氛下商用V-W/TiO_2催化剂Hg~0氧化特性及优化研究

利用模拟SCR烟气脱汞系统考察了商业V-W/TiO_2及Mn、Ce改性催化剂协同脱汞性能差异,并明确Mn_((0.2))-BSCR的最佳反应温度、空速、氨氮比(NSR)、含氧量。结果表明:商业V-W/TiO_2在低于200℃下Hg~0氧化呈失活态,而Mn和Ce均可有效促进Hg~0氧化向低温偏移;反应温度和空速对Mn_((0.2))-BSCR催化剂脱汞性能均存在明显影响,在反应温度130～210℃、空速7500h~(-1)条件下Hg~0氧化效率可基本保持100%;NH_3对Hg~0氧化抑制效应表现明显温度选择性特征,在230～300℃区间内,氨抑制作用最高达到34.56%;以5%含氧量为饱和值,低浓度O_2含量与Mn_((0.2))-BSCR协同Hg~0转化效率呈直接正相关。     

溶胶凝胶法制备CuO／γ-Al2O3催化剂及其脱硝活性的研究

用溶胶凝胶法制备了CuO/γ-Al2O3催化剂颗粒,并在固定床上测试其催化脱硝活性.利用程序升温方法研究了CuO/γ-Al2O3催化剂对NH3和NO的氧化性能.结果表明:CuO/γ-Al2O3催化剂在250~400℃范围内脱硝效率达到了85%以上;在350℃时,达到98%;但在400℃时,由于NH3的急剧氧化而使脱硝效率下降.高度分散的活性组分能在一定程度上降低催化剂高温下的氧化性能.CuO/γ-Al2O3催化剂能将NO氧化成NO2,有利于脱硝反应的进行,NH3和NO在催化剂上都存在明显的吸附现象.NO在催化剂上的吸附对脱硝过程有重要作用.     

氟掺杂VOx/TiOy低温选择性催化还原催化剂的制备及其性能

通过溶胶一凝胶法制得氟掺杂氧化钛载体,然后负载活性组分氧化钒,制得了不同氟掺杂量的氧化钒/氧化钛催化剂,并对这些催化剂进行了活性测试和表征.结果表明:氟掺杂能大幅度提高催化剂的低温选择性催化还原(SCR)性能,且氟掺杂量为[F]/[Ti]=1.35×10-2时,催化活性最好;在453 K时,该催化荆对NO的脱除效率为61%,在483 K时,NO的脱除效率为97%;SO2和H2O对氟掺杂催化剂上的低温SCR反应存在协同抑制效应,且该抑制效应是可逆的;催化剂活性得到提高的原因在于,氟掺杂增强了活性组分氧化钒与载体氧化钛之间的相互作用,有利于提高催化剂的氧化还原性能,同时促进了超氧自由基的形成,有利于中间产物NO2和NO3-的生成.     

O_3-BAF组合技术深度处理炼化含盐污水的效果与改进

惠州炼化的含盐污水经过两级物化和两级生化处理后,二级生化出水COD浓度仍偏高(110mg/L左右),需要进行深度处理才能达标排放。采用0_3-BAF组合工艺对含盐二级生化出水进行深度处理改造,利用臭氧催化氧化进行化学改性、利用生物处理进行生化降解,可有效深度处理含盐污水。深度处理装置的运行结果显示,含盐污水经深度处理后,在臭氧催化氧化池O_3投加量为80mg/L,臭氧接触氧化塔O_3投加量为20~25mg/L的条件下,其COD平均值从93.25mg/L降至48.33mg/L,总去除率达到48.17%;臭氧催化氧化单元的臭氧催化剂效率为0.46mgCOD/mgO_3;BAF单元的COD去除量较低,为2~5mg/L。在长周期运行过程中,存在臭氧催化剂表面受污染、BAF池的GOD去除率低、臭氧发生器故障较多等问题,通过采取措施,如加强反洗、将格栅网移至反洗水出水槽、投用臭氧氧化塔等措施,改善臭氧催化剂效率。     

CuO/γ-Al2O3催化剂选择性催化还原NO

利用溶胶凝胶法制备CuO/γ-Al2O3,催化剂颗粒,在固定床上测试催化脱硝活性.CuO/γ-Al2O3在250～400℃范围内脱硝效率达到90%以上.硫化作用后催化剂的最佳温度窗口向高温方向移动.利用程序升温方法研究了.CuO/γ-Al2O3对NH3的氧化性能,经硫化后催化剂NH3的氧化性能下降,降低了催化剂在低温区脱硝活性.NH3和NO的脱附实验显示NH3和NO在催化剂表面存在明显的吸附现象.经硫化经后催化剂增加了对NH3的吸附量,降低了对NO的吸附量.暂态实验证明NH3以吸附态参与反应,而NO以气态或者弱吸附态参与反应.NO的吸附在实际SCR反应过程中影响有限.动力学计算显示溶胶凝胶法制备CuO/γ-Al2O3拥有较低的选择性催化还原反应活化能.     

纳米级V_2O_5/TiO_2的活性特征及对碳烟氧化的催化作用

采用浸渍法制备了不同钒负载量的纳米级V_2O_5/TiO_2催化剂,通过扫描电镜(scanning electron microscope,SEM)、X射线衍射仪(X-ray diffractomer,XRD)和傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared spectrometer,FT-IR)测试手段对催化剂的物化特性进行表征。以Printex-U碳黑作为实际发动机颗粒的替代物,利用热重分析法探究V_2O_5负载量对催化氧化碳烟活性的影响,并基于Flynn-Wall-Ozawa法定量表征碳烟催化氧化反应过程。研究结果表明:较低钒负载量时,活性组分钒氧物种处于高度分散状态,基本呈现单层分布。当负载量较高(40%)时,部分钒氧物种开始团聚并以结晶态析出,催化剂表面出现明显的柱状晶结构。随着钒负载量的增加,在碳烟氧化过程中催化剂活性呈递增趋势。在一系列样品中,负载量20%的V_2O_5/TiO_2催化剂表现出最佳催化活性,与无触媒状态相比,碳烟氧化的起燃温度Ti、失重峰值温度Tp和燃尽温度Tf等特征温度的降幅最大。当负载量达40%时,V_2O_5主要以结晶相存在,占据大量活性位,降低催化效果。由FWO法热力学分析得到颗粒氧化的活化能的顺序为EPMEV5EV10EV40EV20。     

MnOx-CeO2复合氧化物催化氧化柴油机NO性能研究

为了研究MnO_x-CeO_2复合氧化物催化氧化柴油机NO的性能,采用溶胶凝胶法制备了不同Mn/Ce摩尔比的xMn10Ce/γ-Al_2O_3(x=5,6,7,8)催化剂。利用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)、X射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectroscopy,XPS)和H_2程序升温还原(H_2temperature programmed reduction,H_2-TPR)技术分别对其物相结构、元素价态及还原性能进行了表征。结果表明:CeO_2晶粒尺寸随Mn含量增加而逐渐变大,同时添加适量的Mn也有利于提高催化剂中Mn~(4+)的数量,从而促进NO氧化;当x=6时,催化剂的氧化还原性能最好。最后,基于模拟气试验平台考察了不同Mn/Ce比对xMn10Ce/γ-Al_2O_3催化剂氧化NO性能的影响。结果表明:在350℃时,NO浓度达饱和所需时间和反应速率与Mn添加量呈非线性关系;在250~450℃范围内,6Mn10Ce/γ-Al_2O_3的NO氧化性能最好,其NO浓度在350℃时最先达到稳定,仅需4min,但在450℃时则延长至6min,这主要是受热力学平衡及随反应进行活性氧数量及氧空位逐渐饱和共同作用的结果。     

V_2O_5/C脱硝催化反应的数值模拟与实验研究

选择性催化还原法(SCR)是主要的商业化烟气脱硝技术,由于烟气温度在100~250℃时V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的活性较差,故对低温催化剂的研究提上日程。文中通过数值模拟研究V_2O_5/C随温度变化的催化反应,并与V_2O_5-WO_3/TiO_2进行对比,最后在小型实验台上进行实验研究,实验表明,V_2O_5/C催化反应基本符合一级反应动力学特征,而且在低温下催化剂具有较好活性,这为电厂将SCR反应器置于湿式FGD系统之后以及汽车尾气中NO_X的净化提供了参考。     

Ni-S_2O_8~(2-)/TiO_2固体超强酸催化解聚木质素的研究

采用浸渍-焙烧法制备负载Ni的S_2O_8~(2-)/TiO_2固体超强酸。利用Hammett指示剂法和FT-IR两种测试分析手段对该催化剂进行表征,并对Ni-S_2O_8~(2-)/TiO_2固体超强酸在二氧六环-水体系中催化解聚木质素的性能进行研究。结果表明:催化剂用量为0.15 g/3 g的Indulin AT、反应温度280℃、反应时间60 min、氢气压力为2 MPa(室温)的反应条件下,反应后乙酸乙酯萃取物质量为2.24 g,乙醚萃取物(主要为单体产物)质量可达1.27 g。     

NOx对La1-xMxMnO3催化氧化碳烟活性影响的研究

采用铯、钾、铈(Cs、K、Ce)部分取代镧(La)制备了La1-xMxMnO3催化剂,并分析了催化剂的比表面积和晶格结构。在O2、NO O2、NO2 O2三种不同的气体氛围下开展了碳烟、碳烟 催化剂的程序升温氧化试验,考察NOx对碳烟催化氧化活性的影响。研究结果表明,NOx的存在显著促进了碳烟的催化氧化,各特征温度降幅均在100 K左右,NO2的影响强于NO,但与无催化剂时相比,两者的差距明显缩小,这主要是由于NOx在催化剂表面可发生氧化还原循环反应。NOx存在并未影响催化剂活性的排序,Cs取代催化剂的活性依然最高,NO存在时碳烟的起燃温度、峰值温度和燃尽温度降低到618 K、667 K和706 K,NO2存在时碳烟的起燃温度、峰值温度和燃尽温度降低到592 K、657 K和679 K。初步分析了NOx存在时碳烟催化氧化的机理。     

V_2O_5-WO_3-TiO_2催化体系中V的取代对催化性能的影响

采用浸渍法制备了不同比例Fe2O_3和50%CuO、50%LaO_x分别替代催化体系中V的V_2O_5-WO_3-TiO_2催化剂,并对其理化性能和催化活件进行了表征.结果表明:质量分数为9%的WO_3能够保证500℃煅烧后的替代和未替代V_2O_5-WO_3-TiO_2催化剂具有较高的比表面积和较纯净的锐钛矿晶型,而氧化物替代对比表面积影响不大;当活性氧化物负载量的质量分数不高于3%时,Fe2O_3替代对V_2O_5-WO_3-TiO_2催化剂的SCR催化性能影响不大;而LaO_x替代使得催化剂的低温活件有所提高,同时高活性温度窗口也有一定程度的拓宽;CuO替代催化剂的活性明显低于其他几种催化剂;卒气流速增加,Fe2O_3替代催化剂的活性首先缓慢下降,在空气流速超过80 000 h~(-1)以后,转化效率急速下降;水蒸气使Fe2O_3替代催化剂的温度-转化率曲线向高温方向移动约50℃,但最高活性和高活性温度窗口变化不大.     

掺钒TiO_2可见光催化氧化SO_2的动力学和机理

利用溶胶-凝胶法制备掺钒纳米TiO_2,研究其在可见光条件下对SO2气体的催化氧化效果。采用烟气分析仪和碘量法测定SO2的浓度。利用XRD、BET、TEM、SEM、XPS、UV对掺钒TiO_2进行表征;研究焙烧温度、时间以及掺杂量等制备条件,对TiO_2脱除SO2的影响效果,探讨光催化氧化SO2的机理。结果表明:有O2条件下,在焙烧温度为700℃,时间为3 h,掺钒量物质的量含量为1.0%时,制备的TiO_2光催化氧化性能最好,SO2的脱除效率大于97%,氧化产物为SO3;光照和催化剂是SO2氧化的必要条件;光氧化效率随初始浓度的增大而增大,光催化反应符合一级反应动力学,且包括吸附和表面反应两部分,其中吸附为速控步骤;钒的掺杂使TiO_2产生红移,增强可见光催化活性,提高SO2气体的氧化效率。     

柱状Mn-Ce-Fe-Co-O_x/AC低温脱硝催化剂最佳制备及反应参数研究

采用等体积浸渍法制备柱状Mn-Ce-Fe-Co-O_x/AC低温脱硝催化剂,通过程序升温固定床程序装置考察了催化剂NH_3-SCR活性。着重探究了预扩孔处理、活性组分负载量、煅烧温度和煅烧时间对催化剂表面理化性质及催化活性的影响,并在不同空速比和反应温度下对催化剂的NO选择性催化还原性能展开研究。结果表明:400℃高温预扩孔处理后催化剂的NO还原活性表现出显著提升,最大增幅已达到7.11%左右;在5%～25%的催化活性组分负载量区间内,柱状催化剂对NO的转化活性呈先增后降趋势,当质量分数(Mn+Ce+Fe+Co)/AC为15%时脱硝活性达到最高; 500℃煅烧温度下持续氧化5 h的柱状催化剂呈现优异的表面孔隙结构和低温脱硝活性,活性氧化物密度分布均匀度更高,且160℃反应体系下催化活性最高可达到88.56%;当催化反应空速比为6 000 h~(-1)、反应体系温度处于130℃～200℃为工业应用的适用反应参数,对应Mn-Ce-Fe-Co-O_x/AC催化剂可基本保持80%以上的NO转化效率。     

基于V-W/Ti基催化剂的NH3选择性催化还原NOx的试验研究

针对一使用SCR技术满足欧-Ⅳ排放标准的柴油机排气特征,在连续流动固定床反应器上利用NH3作还原剂对一纳米级V-W/Ti基催化剂的选择性催化还原NO的反应进行了试验研究,分析了在不同温度、空速、NH3/NO摩尔比的情况下对DeNOx性能的影响.试验结果表明,温度对催化还原性能的影响最大,在低温下,由于催化剂活性不高,NOx的脱除效率很低,随着反应温度的升高,催化剂活性升高,NOx脱除率随之急剧升高,在300℃～450℃范围内达到较高的NOx脱除效率;随着NH3/NO摩尔比的增加,还原效率并未明显增加,但NH3的氧化和泄漏越来越严重;另外,空速对低温下还原效率也存在一定的影响.     

低温等离子体技术脱除废气中NO和Hg0研究进展

针对燃煤电厂中NO_x和Hg~0排放日益突出的问题,综述了低温等离子体技术脱除废气中NO和Hg~0的研究现状,着重阐述了低温等离子体方法耦合催化剂及低温等离子体方法单独脱除NO和Hg~0的性能。结果表明,放电过程产生的·OH、·O、O_3等强氧化性粒子可以修饰催化剂使其活性增强,同时活性氧化物对NO和Hg~0脱除起到的化学反应作用强于放电过程产生的可见光和紫外线等物理现象的作用。     

在可见光照射下甲醇—水体系光催化脱氢的研究

本文报道了在可见光照射下甲醇—水体系在Rh_2O_3/CdS催化剂上光催化脱氢的研究结果。该反应具有较高的产氢速率(γ_(H2)～0.72mmol/h·80mgCat.·80ml Solution)和能量转换效率(η_E=3.15％)。Rh_2O_3对光生表面空穴的加速转移作用及甲醇氧化对表面初生态氧的快速消耗,使CdS的光腐蚀受到了有效的抑制,显著地改善了催化剂的稳定性。催化剂经连续54小时的光照反应,活性未见有显著下降。本文也对反应机理进行了初步探讨。