溶胶-凝胶原位合成宽活性温度V_2O_5/TiO_2脱硝催化剂

利用溶胶-凝胶技术原位合成一系列不同V2O5担载量的V2O5/TiO2催化剂,通过BET、XRD、NH3-TPD及紫外-可见光等手段对催化剂进行表征。结果表明:制备的催化剂均具有介孔结构,V2O5在TiO2表面高度分散,且存在3种典型的酸性位。通过选择性催化还原反应对V2O5/TiO2催化剂进行活性评价,结果显示随着V2O5含量的增加,NO转化率大于75%的温度窗口向低温方向偏移,含10%(质量分数)V2O5的催化剂的NO转化率为80%的温度窗口最宽为200~450℃,240℃时20 h连续实验表现出稳定的抗硫抗水性能。结合紫外-可见光谱分析,揭示了钒掺杂所形成的单聚和低聚钒酸盐为催化剂的活性组分。     

溶胶-凝胶法制备掺杂型V2O5/TiO2脱硝催化剂

以十二胺表面活性剂为模板剂,钛酸四丁脂为无机母体源,采用溶胶-凝胶法制得稳定的TiO₂凝胶,经焙烧得到掺杂型V₂O₅/TiO₂脱硝催化剂粉末。分别用热重分析、X射线衍射、拉曼光谱和氮气吸附脱附法对催化剂进行了结构、比表面积和孔径的表征。在固定反应床,对氮氧化物的脱除活性进行了考察。结果表明,催化剂为锐钛矿,呈介孔结构,比表面积为118.5 m^₂·g^_-1,孔径（6～8） nm。钒以V=O键形式单层分布于TiO₂中。催化活性评价结果表明,制备的催化剂在空速10 000 h^-1和温度（180～450） ℃有较好的催化活性,空速对催化活性的影响主要在270 ℃以下。     

失活V2O5-WO3/TiO2 SCR脱硝催化剂的再生方法

针对模拟钙中毒的商业V_2O_5-WO_3/TiO_2选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂,选用络合剂乙二胺四乙酸(EDTA)、表面活性剂十二烷基苯磺酸(LAS)两种清洗剂配合超声波震荡方法对其进行清洗再生,并结合活性测试以及多种表征手段,研究清洗剂浓度及组配方式和清洗时间对钙中毒催化剂的活性恢复及物化性能变化的影响。结果表明:0.01 mol/L的EDTA水溶液辅助超声波震荡清洗30 min取得较好的再生效果,清洗再生后的催化剂脱硝活性在400℃达到85%以上,恢复到新鲜催化剂活性的近90%,并且CaSO_4的去除率达到92%以上,钒和钨的残余率分别为99.4%和98.3%。此外,增加少量的LAS可以微弱地提升CaSO_4的去除率和催化剂的脱硝活性。清洗再生机理研究表明,EDTA可以较好地恢复催化剂的微孔结构、去除表面条带状硫酸钙涂覆层、恢复催化剂表面Lewis酸位以及1 680 cm~(-1)处的Br?nsted酸位。EDTA和LAS均可以有效提高催化剂的氧化还原能力。     

溶胶-凝胶原位合成钒钨钛催化剂及NH3-SCR性能

利用溶胶-凝胶技术原位合成V₂O₅-WO₃/TiO₂介孔结构脱硝催化剂。通过XRD、BET、SEM和XPS等手段对催化剂结构与组成进行表征,发现结构导向剂CTAB促进催化剂的比表面积和孔容的增加,促进催化剂活性组分的分散与裸露的V活性组分数量增加;且随CTAB含量的增加,V⁴⁺/V⁵⁺的比值降低,即降低了催化剂表面钒物种的氧化能力,有利于提高催化剂的低温脱硝活性与高温选择性。催化活性评价结果表明,CTAB对催化剂的脱硝活性有显著促进作用,当CTAB的添加量为0.01（质量）时,催化剂的脱硝活性大于90%的温度窗口最宽为212~393℃,200℃时脱硝效率达85.6%。     

V2O5-WO3/TiO2脱硝催化剂机械强度和孔隙率的响应曲面模型

氨气选择性催化还原技术(NH₃-SCR)是目前燃煤电厂消除氮氧化物(NO_x)最有效、最成熟的方法之一,其中催化剂作为技术体系的核心,其成型技术逐渐成为研究热点。本文针对V₂O₅-WO₃/TiO₂蜂窝式脱硝催化剂的成型工艺,通过响应曲面法对其机械强度和孔隙率进行研究,分别得出压制压力和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球添加量对机械强度和孔隙率的显著回归模型。发现一定的压制压力和PMMA微球的添加可以使得压制而成的蜂窝式脱硝催化剂既能保持较高的机械强度,又能维持高的孔隙率。孔径分布及扫描电子显微镜(SEM)结果表明催化剂壁上存在明显的纳米-微米多级孔。活性测试结果显示:催化剂表现出了优良的NO_x转化率及N₂选择性,满足了目前工业脱硝领域的需求。     

V2O5-WO3/TiO2-SiO2制备及其选择性催化还原脱硝活性

以硫酸氧钛和硅溶胶为原料,通过共沉淀法制备得到高比表面积的TiO2-SiO2复合氧化物(Ti/Si=1:1atom),并以此复合氧化物为载体用浸渍法制备了V2O5-WO3/TiO2-SiO2脱硝催化剂,考察了催化剂脱硝性能。结果表明,TiO2-SiO2复合氧化物载体出现较多的隧道孔,提高了载体的比表面积,同时Ti元素更易分布在复合氧化物的表面。相比较于纯TiO2,以复合氧化物为载体的V2O5-WO3催化剂表现出更好的活性温度窗口,催化剂表面酸性更强,催化剂对NH3的吸附性能更好,在低的NH3/NO摩尔比情况下(0.8～1.0mol?mol?1),仍然具有较好的脱硝活性,反应温度280～350℃时,脱硝率可达到98%。     

Mn、Ce负载顺序对催化剂Mn-Ce/TiO2低温脱硝活性的影响

采用溶胶凝胶法制备了一系列Mn-Ce/TiO₂催化剂样品, 并用比表面积及孔径分析仪(BET)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)等对催化剂进行了表征, 考察了活性组分Mn、Ce负载顺序对催化剂结构的影响, 并在固定床连续流动反应器上对其催化活性进行了评价。结果表明, 催化剂晶相均为锐钛矿型结构, Mn、Ce活性组分在载体表面高度分散或形成了无定形结构;Mn、Ce同时负载时催化剂表面活性组分分布均匀, 比表面积最大, 为97.6m²/g, 且催化剂孔径分布以中孔为主;Mn、Ce同时负载时催化剂活性最好, 反应温度为200℃时, NO转化率达到90%以上。     

抗SO2和H2O中毒的低温NH3-SCR脱硝催化剂研究进展

低温NH3-SCR技术能在较低温度下实现NOx高效转化为N2,具有较好的经济效益,应用前景广阔。若反应气体中含有H2O和SO2时,会导致低温NH3-SCR催化剂中毒失活,限制了低温NH3-SCR技术的应用。本文对低温NH3-SCR催化剂H2O和SO2中毒机理进行了阐述,重点关注以V、Mn、Ce、Fe 4种过渡金属和以贵金属为活性组分的低温NH3-SCR催化剂的研究进展,分析了元素掺杂、载体性质、制备方法和反应机理等方面与催化剂抗SO2和H2O中毒性能的关系。针对当前存在的问题,指出了今后的研究重点是深入分析催化剂中毒时硫酸盐类的生成过程,并提出相应的控制对策。     

Mn-Co-Fe/TiO_2催化剂的制备及其低温脱硝性能的研究

采用共沉淀法制备了Mn-Co-Fe/TiO_2低温SCR催化剂,考察了锰前驱体种类、负载量、活性组分配比、焙烧温度等因素对催化剂低温脱硝性能的影响,并探讨了H2O,SO2对Mn-Co-Fe/TiO_2活性的影响,通过XRD、BET等手段对催化剂进行表征。结果表明:以硝酸锰为锰的前驱体、负载量(质量分数)为20%,n(Mn)∶n(Co)∶n(Fe)=4∶1∶0.7,焙烧温度为500℃的条件下,NO转化率达到97%以上。Mn-Co-Fe/TiO_2催化剂具有较大的比表面积,载体以锐钛型TiO_2晶型存在,活性组分保持无定形的结构,表现出良好的低温脱硝活性。Mn-Co-Fe/TiO_2在反应温度为160℃时,H2O的存在对催化剂的脱硝活性几乎没有影响;通入H2O、SO2后的120 min内,活性仅下降4%;单独通入SO2后,催化剂中毒程度较深。该催化剂有望应用于基本不含SO2的烟气低温脱硝以及不含SO2的硝酸尾气等NOX工业废气的低温净化。     

碱失活SCR脱硝催化剂的有机酸回收

选择性催化还原法（SCR）是目前燃煤电站脱除氮氧化物最有效的方法之一。催化剂是SCR脱硝技术的核心物质，它的性能直接影响着SCR系统的整体脱销效果。随着运行时间的增加，具有危害性的失活催化剂的数量也与日俱增。五氧化二钒作为催化剂中的主要活性成分，有必要对其进行回收。选取柠檬酸、酒石酸和草酸3种还原性有机酸对废旧催化剂中的V₂O₅进行回收优选实验，并使用X射线荧光光谱仪（XRF）对催化剂样品进行回收效果分析。结果表明，酸性较强的草酸还原性也强，为回收V₂O₅提供了强酸环境，回收实验流程简化，不需要添加任何药剂辅助回收，经济高效。     

Preparation and industrial application of MnOx particle catalyst for low temperature denitration

Powder nano-manganese oxide (MnO_x) material with excellent low-temperature denitration activity was prepared by precipitation-calcination method with manganese sulfate as precursor. The industrial catalyst of ?5 mm×30 mm granular MnO_x was successfully produced by continuous extrusion molding technology. The produced industrial catalyst was applied in the denitration purification of low-temperature flue gas from cold, hot & electric triple supply(CCHP) system on the conditions of 5000 m³/h gas flow, 850—1000 mg/m³ inlet NO_x and the temperature from 145 to175℃. The NO conversion can achieve to 87.88%—97.47% under the GHSV of 4405 h^-1, and 3% decline of denitration efficiency was observed after use for 1180 hours. The laboratory test also confirmed the reduced activity for the used sample. Moreover, XRD, BET and SEM results showed the crystal transition, increased particle size and decreased surface area for the used MnO_x sample, which accounted for the observed decline of denitration efficiency after long term use on the industrial conditions. The results of this study will provide references for the preparation of highly active manganese-based catalysts and their industrial application in low-temperature denitrification.     

工业MnOx颗粒催化剂的制备及其低温脱硝应用研究

以工业硫酸锰为前体,通过沉淀、洗涤、挤出、煅烧步骤批量制备了高活性颗粒状低温MnO_x脱硝催化剂（?5 mm×30 mm）。针对天然气冷热电三联供高含水低含硫烟气开展应用示范,研究催化剂在不同工况下的脱硝性能与长周期活性稳定性,结果表明：在入口NO_x浓度850~1000 mg/m3、床层温度145~175℃、空速4405 h^-1工况条件下,脱硝率达到87.88%～97.47%,连续运行1180 h后脱硝效率有约3%的微弱衰减。对长周期运行后催化剂进行取样,进行XRD、BET、SEM表征及活性测试结果表明：该催化剂在该高湿烟气长时间运行中发生了一定程度的晶型转变,颗粒烧结、尺寸变大以及比表面积降低,导致其脱硝活性降低。该研究结果将为高活性锰基催化剂的制备及其低温脱硝工业应用提供参考和借鉴。     

碱溶法回收废SCR脱硝催化剂中的二氧化钛

采用碱溶法分离回收燃煤电厂废SCR脱硝催化剂中的载体成分TiO2,通过正交实验考察了NaOH浓度、反应温度、固液比和转速对碱溶法回收TiO2过程中主要杂质W浸出分离、W和Ti浸出率的影响规律及浸出渣物相的变化规律,所得含钛浸出渣经20% H2SO4溶液或20% HCl溶液洗涤、煅烧回收TiO2。结果表明,反应温度对杂质W浸出影响最明显。回收Ti元素的最优条件为反应温度110℃及NaOH浓度40wt%、固液比1/5 g/mL、转速400 r/min,该条件下废SCR脱硝催化剂中W的脱除率达87.5%,Ti的溶出率仅为0.04%,浸出液中W/Ti浓度比为210。经H2SO4处理后生成锐钛型TiO2,经HCl处理生成金红石型TiO2,二者纯度均大于98%,实现了TiO2晶体的可控制备。     

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%。     

V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂的制备

采用工业钛白粉作为烟气脱硝催化剂的载体原料,通过添加助剂M对其改性,研制出了一种V2O5-WO3/Ti O2烟气脱硝催化剂,并确定助剂M的最佳量为质量分数10%;同时考察了焙烧温度对该催化剂比表面积及脱硝性能的影响,确定了最佳焙烧温度为500℃;最佳活性组分钒含量为质量分数1.5%,稳定助剂钨含量为质量分数8%的催化剂性能最好。     

MgO修饰的V2O5-MoO3/TiO2低温SCR催化剂

V系催化剂具有良好的抗中毒能力,广泛应用于燃煤电厂、工业锅炉烟气(固定源)和车辆尾气(移动源)脱硝领域.本文采用水热法制备了V2O5-MoO3/TiO2催化剂,并通过挤出成型得到蜂窝式V2O5-MoO3/TiO2催化剂,通过与共混法相比,发现采用水热法表现出来的较高的低温SCR活性,并研究了MgO的掺杂对V2O5-MoO3/TiO2催化剂性能的影响,发现MgO的掺杂能够降低SO2的转化率.并通过表征发现采用水热反应法得到的V2O5-MoO3/TiO2催化剂能使活性组分高度分散于TiO2载体表面上,具有较高的比表面积,从而使催化剂表现出最佳的低温活性,同时MgO修饰的V2O5-MoO3/TiO2催化剂的抗硫抗水性以及抗碱金属中毒性也做出了研究.     

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。