Fe2O3对V2O5-WO3/TiO2催化剂表面性质及其性能的影响

催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响具有重要意义。采用等体积浸渍法制备了不同Fe/V质量比的Fe₂O₃-V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂,并进行表征,研究Fe对钒钛系SCR催化剂脱硝活性及SO₂/SO₃转化率的影响,并讨论Fe对于钒钛系SCR催化剂表面性质的影响。结果表明,随着催化剂表面Fe₂O₃含量增加,催化剂的脱硝效率及二氧化硫氧化率均是先上升后下降,当Fe/V质量比为3.0时,催化剂的脱硝效率和二氧化硫氧化率均达到最大值91.78%、1.01%。XPS及H₂-TPR结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面钒活性组分的相对含量及V⁴⁺/V⁵⁺比减小,催化剂表面吸附氧(O_α)浓度增加,催化剂的氧化能力增强。NO-TPD结果表明,随着Fe₂O₃含量增加,催化剂表面吸附NO的能力增强。     

Mn/Cu-BTC催化剂同时脱硫脱硝实验研究

通过水热合成法制得金属有机骨架材料Cu-BTC,采用浸渍法将金属氧化物（Fe、Mn、Ce、Co、Mo）负载在Cu-BTC上得到复合催化剂（X/Cu-BTC）并用于同时脱除模拟烟气中的SO₂和NO。采用N₂物理吸附（BET）、X射线衍射分析（XRD）、热重分析（TG）以及扫描电镜（SEM）等方法对催化剂进行表征。表征结果显示MnO_x的负载使得催化剂的比表面积、孔体积下降,负载前后催化剂的结构保持不变。同时考察了不同金属氧化物负载Cu-BTC同时脱硫脱硝的效果：Mn/Cu-BTC的脱硝最佳,其次为Ce/Cu-BTC。最后对MnO_x与CeO_x的负载量进行了考察,10% Mn/Cu-BTC与10% Ce/Cu-BTC为最佳负载量。在250℃,空速为10000h^-1时,10% Mn/Cu-BTC的脱硫和脱硝效率分别为100%和88%,10% Ce/Cu-BTC的脱硫和脱硝效率分别为100%和75%,表明Mn/Cu-BTC催化剂对于SO₂和NO具有良好的同时脱除效果。     

涂层组分对堇青石脱硝催化剂性能的影响

为了探究涂层组分对整体式低温选择性催化还原（SCR）脱硝催化剂性能的影响，本文使用锰氧化物（MnO _x ）、氧化物涂层（TiO₂、SiO₂及Al₂O₃）、堇青石（CC）基体制备整体式涂层催化剂，考察催化剂牢固度以及脱硝活性。结果表明：在200℃ 时，对于MnO _x /Al₂O₃/CC催化剂，MnO _x 负载率为6%（质量分数）时脱硝效率最高为95%；对于MnO _x /TiO₂/CC，负载率为6%~12%时脱硝效率相差不大，为75%左右；对于MnO _x /SiO₂/CC，负载率12%时脱硝效率80%。样品牢固度排列顺序如下：MnO _x /Al₂O₃/CC > MnO _x /SiO₂/CC > MnO _x / TiO₂ /CC。通过BET、SEM、TG、Raman、H₂-TPR等测试与分析方法发现：影响催化剂性能的因素主要为活性组分MnO _x 状态以及载体性能的差异。Al₂O₃涂层比表面积适中，作为载体活性好；SiO₂涂层虽然比表面积大、牢固度好，但作为载体活性差；TiO₂作为涂层比表面积较小，溶胶中溶剂挥发快使得涂层表面不均匀。     

垃圾焚烧SCR脱硝催化剂的研究进展

选择性催化还原（SCR）作为一种实现氮氧化物超低排放的技术,在垃圾焚烧领域逐渐得到应用。SCR催化剂脱硝效率和使用寿命受到烟气温度、SO₂、H₂O、烟尘等多种因素的影响。经过脱酸和除尘后,垃圾焚烧烟气呈现低温、低酸、低尘、低重金属含量、高含水率的特点,研究发现烟气温度、SO₂、H₂O对催化剂脱硝效率和使用寿命都有较大影响,但SO₂影响最大,同时催化剂本身的催化活性、抗硫性能也是影响脱硝结果的关键因素。     

低SO2氧化率的脱硝催化剂的研究进展

基于钒钛催化剂是目前选择性催化还原(Selective catalytic reduction,SCR)脱硝技术中应用最为广泛的商业催化剂材料,该催化剂在脱硝的同时也会将部分 SO₂氧化成 SO₃,进而导致硫酸氢氨生成和沉积,最终对锅炉运行造成不利影响。对氧化机理进行了探讨,并针对机理,基于前人的研究,通过优化催化剂结构和组分来降低 SO₂的氧化率,进一步提高 SCR 催化剂的综合性能。开发一种低 SO₂氧化率的 SCR 催化剂具有巨大的发展潜力。     

MnOx-FeOx/TiO2低温SCR烟气脱硝催化剂制备及其脱硝性能

采用浸渍法制备MnO_x-FeO_x/TiO₂低温脱硝催化剂粉体，考察锰铁含量对催化剂脱硝性能的影响。选取6Mn-4Fe/TiO₂粉体催化剂(Mn质量分数6%,Fe质量分数4%),考察挤出成型配方对条形催化剂孔结构的影响。比较成型前后催化剂脱硝性能及不同浓度SO₂下的抗中毒能力。采用XRD和N₂吸附-脱附对催化剂进行表征。结果表明，粉体催化剂6Mn-4Fe/TiO₂具有最佳的低温SCR脱硝活性，在空速18 000 h^-1,氨氮(氨气和一氧化氮)物质的量比1∶1,氧体积分数5%反应条件下，在(120～220)℃内能够保持100%的脱硝效率。在反应温度180℃,SO₂浓度300 mg·m^-3条件下具有优异的抗硫能力。且成型后，条形催化剂的活性温度窗口进一步拓宽，抗硫能力有所提高。     

锰钛系低温选择性催化还原催化剂的抗SO2和抗H2O性能研究进展

低温选择性催化还原（SCR）脱硝技术具有运行成本低、能耗低和布置方便的优点,催化剂的反应温度低,适合中小型工业锅炉的脱硝技术需求,因此受到越来越多的关注。锰钛系催化剂以其较高的低温脱硝效率成为当前低温SCR催化剂研究领域的热点,然而催化剂易受到SO₂和H₂O的影响,限制了它的工业应用。本文介绍了在含SO₂和H₂O的条件下锰钛系低温SCR催化剂的中毒症状,总结了催化剂的SO₂和H₂O中毒机制,重点阐述了在抗硫方面掺杂过渡金属元素以及载体改性的研究进展,详细介绍了掺杂Ce、Co、Fe和Ho等元素以及催化剂酸改性和复合载体对催化剂抗硫性的影响,同时简要总结了近年来其他方法提高锰钛系低温SCR催化剂抗硫抗水性能的状况,最后归纳了目前此类催化剂抗硫抗水措施的局限并指出今后的重点是进一步提高其抗中毒能力。     

硫酸氢铵在钒基选择性催化还原催化剂表面的生成、作用及防治

电厂燃煤锅炉低负荷运行导致脱硝装置烟气温度偏低,硫酸氢铵中毒影响低温脱硝催化剂的长期稳定运行。本文分析了硫酸氢铵的形成机理及其对选择性催化还原（selective catalytic reduction,SCR）催化剂的影响,提出控制烟气中SO₃浓度是减缓甚至避免SCR催化剂中毒的关键。文章从工艺和催化剂设计角度详细总结和分析了脱硝装置前端和脱硝装置中SO₃的控制方法,并总结了硫酸氢铵中毒催化剂的再生方法及其优缺点。分析表明,通过喷入碱性吸收剂降低脱硝装置前端SO₃浓度的工艺和对催化剂组分及结构进行合理设计以减少脱硝装置中SO₃生成的方法具有很强的实用性,是未来研究发展的重要方向。低温条件下长期运行难免导致催化剂失活,而在线升温是恢复中毒催化剂活性的良好方法,在工程设计中应考虑相应工艺。     

一种典型钒钛系SCR催化剂SO3生成特性研究

选择性催化还原（SCR）技术由于脱硝效率高、选择性好而被广泛应用于烟气氮氧化物排放控制;然而,目前广泛采用的钒钛系SCR脱硝催化剂会使烟气中SO₂氧化成SO₃,烟气中过高的SO₃对电厂安全运行会造成严重影响,也会对环境造成污染。以典型V₂O₅-WO₃/TiO₂催化剂为研究对象,系统研究了SCR脱硝过程中烟气流量、温度、O₂浓度、SO₂浓度等对催化剂表面SO₃生成特性的影响,并进一步对SO₃生成的反应动力学特性进行了分析。研究表明：催化剂表面SO₃生成反应中SO₂的反应级数为0.59,当O₂浓度大于3%时,O₂的反应级数为0,该反应的表观活化能为70.39 kJ/mol;实验条件下,烟气中SO₂浓度增加会使SO₃生成的反应速率提高;O₂浓度对催化剂表面SO₃生成影响并不显著;烟气温度对催化剂表面SO₃生成具有显著影响,高温会促进SO₃的生成。     

La2O3/AC催化剂在CO同时还原SO2和NO反应中的性能

以改性活性炭为载体,采用等体积浸渍法制备了La₂O₃/AC催化剂。采用XRD和BET手段对催化剂进行表征,使用微型固定床反应器考察催化剂的脱硫脱硝活性。结果表明,La₂O₃/AC催化剂对CO同时还原SO₂和NO具有良好活性,负载质量分数10%的La₂O₃/AC催化剂活性较好,SO₂和NO转化率达到90%的反应温度最低,分别为335 ℃和325 ℃;载体与活性组分之间存在协同作用,引入活性炭载体能够降低反应温度并提高催化活性。     

溶胶-凝胶原位合成宽活性温度V2O5/TiO2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。     

选择催化还原(SCR)反应机理研究进展

简述了NH₃和NO在催化剂表面吸附、转化活化和反应历程及H₂O和SO₂对以上反应行为的影响。分析表明,NH₃氧化脱氢进而与NO反应是决定NH₃反应性和最终产物的关键。NO以气态（Eley-Rideal机理）或硝基类物质等吸附态（Langmuir-Hinshelwood机理）形式参与选择催化还原（SCR）反应。提高催化剂酸性和氧化还原循环性能,利于NH₃和NO吸附和转化及相互间反应。高温时,H₂O影响轻微,而SO₂增强催化剂酸性,提高脱硝活性。低温时,H₂O和SO₂抑制NO吸附和转化活化,导致硫铵盐累积和活性位转变为硫酸盐使催化剂失活。因此,提高抗H₂O、抗SO₂性能是低温脱硝催化剂研发的重要方向。而发展在线升温等再生工艺以解决硝酸盐或含硫化合物导致的失活问题,对保障低温脱硝系统长期稳定运行具有重要意义。     

基于α-FeOOH催化H2O2蒸气的低温烟气脱硝实验

针铁矿是分布广泛、储量丰富的铁氧化物,其主要成分为α-羟基氧化铁（α-FeOOH）。为了探究针铁矿在催化H₂O₂烟气脱硝反应中的性能,本文通过沉淀-水解法制备了α-FeOOH,并在自行搭建的实验台上开展了α-FeOOH催化H₂O₂的低温烟气脱硝实验研究,深入分析了H₂O₂流量、H₂O₂浓度、汽化温度、反应温度和共存气体浓度等工况参数对脱硝性能的影响。采用离子色谱（IC）分析了单独脱硝反应和同时脱硫脱硝反应后的含氧酸成分,结合各项表征分析技术考察了催化剂反应前后的理化特性和稳定性。实验结果显示,随着汽化温度和反应温度的升高,NO的脱除效率先增加后降低;增加H₂O₂浓度对脱硝效率有明显的促进作用。当汽化温度为140℃、反应温度为160℃时,以2.5mL/h注入10mol/L的H₂O₂脱硝效率达到80%。当SO₂浓度为1000μL/L时,脱硝效率提高至86.4%。离子色谱分析结果显示,单独脱硝反应和同时脱硫脱硝反应后含氧酸产物为HNO₃和H₂SO₄。反应前后催化剂的表征结果显示,α-FeOOH在脱硝反应后依然具有良好的稳定性,显示出针铁矿在低温烟气脱硝工艺中的潜在应用前景。     

添加剂CH3COONH4对介质阻挡-电晕放电耦合法脱除NO、SO2的影响

采用自行研究设计的介质阻挡-电晕放电等离子体反应装置在模拟烟气中进行NO、SO₂的脱除研究。考察了O₂、CO₂、水蒸气等气体组分对脱除NO、SO₂的影响,并进一步探讨了添加剂CH₃COONH₄对脱除NO、SO₂的影响及作用机理。实验结果表明：O₂、CO₂和水蒸气浓度的增加对NO脱除有抑制作用,而引入CH₃COONH₄后,这些抑制作用会被减弱,使NO的脱除率得到大幅度提升,但这些抑制作用不会完全消除。在引入CH₃COONH₄后,气体组分和输入电流的变化对脱除SO₂的影响不明显,SO₂脱除率可达到94%左右。在N₂/O₂/CO₂/H₂O/NO/SO₂体系中加入0.27%的CH₃COONH₄后,NO初始浓度不变的条件下,SO₂含量较少时,对NO的脱除影响不明显,随着SO₂浓度的增加,NO的脱除率不断下降,增加CH₃COONH₄的添加量可消除SO₂的影响;另一方面,在SO₂初始浓度恒定的条件下,随着NO含量的增加,SO₂的脱除率保持在94%左右。在N₂/O₂/CO₂/H₂O/NO/SO₂体系中加入0.51%的CH₃COONH₄后,输入电流2.5A时,NO的脱除率达到72%。     

WO_3负载量对V_2O_5/WO_3-TiO_2催化剂脱硝性能的影响

采用V_2O_5/WO_3-TiO_2作为脱硝催化剂,考察活性组分V_2O_5和助剂WO_3负载量对催化剂脱硝活性和抗硫抗水性能的影响。结果表明,3%V_2O_5/x WO_3-TiO_2催化剂(x=3%、4%、5%、6%、7%、8%、9%、10%)上NOx转化率随着WO_3负载量增加而升高,催化剂反应温度窗口不断拓宽。单独通水蒸汽及同时通SO2和水蒸汽对催化剂的毒害作用均较强,表明H2O和NH3的竞争吸附是催化剂抗硫抗水性能较差的重要原因。SO_2与H_2O和NH_3反应生成亚硫酸铵盐和硫酸铵盐,导致催化剂孔隙堵塞,催化活性降低。     

Combined effect of H2O and SO2 on V2O5/AC catalysts for NO reduction with ammonia at lower temperatures

Combined effect of H₂O and SO₂ on V₂O₅/AC the activity of catalyst for selective catalytic reduction (SCR) of NO with NH₃ at lower temperatures was studied. In the absence of SO₂, H₂O inhibits the catalytic activity, which may be attributed to competitive adsorption of H₂O and reactants (NO and/or NH₃). Although SO₂ promotes the SCR activity of the V₂O₅/AC catalyst in the absence of H₂O, it speeds the deactivation of the catalyst in the presence of H₂O. The dual effect of SO₂ is attributed to the SO₄²⁻ formed on the catalyst surface, which stays as ammonium-sulfate salts on the catalyst surface. In the absence of H₂O, a small amount of ammonium-sulfate salts deposits on the surface of the catalyst, which promote the SCR activity; in the presence of H₂O, however, the deposition rate of ammonium-sulfate salts is much greater, which results in blocking of the catalyst pores and deactivates the catalyst. Decreasing V₂O₅ loading decreases the deactivation rate of the catalyst. The catalyst can be used stably at a space velocity of 9000 h⁻¹ and temperature of 250 °C.     

微波热解制备g-Fe2O3催化剂及其SCR脱硝性能

以FeSO₄·7H₂O[Fe(NO₃)₃·9H₂O]为铁源,采用新型微波热解法制备γ-Fe₂O₃[a-Fe₂O₃]催化剂样品,通过XRD、N₂等温吸附-脱附、压汞法等实验手段对催化剂样品晶相、微观孔结构等进行表征;考察两种催化剂样品的NH₃-SCR脱硝性能,通过归一化处理得到两种催化剂在不同温度下的本征脱硝反应速率,同时对比研究了γ-Fe₂O₃与钒系催化剂的脱硝活性;研究氨氮比、氧浓度等运行参数对γ-Fe₂O₃催化剂NH₃-SCR脱硝性能的影响规律,并对其抗硫抗水性能进行考察.结果表明:采用新型微波热解法可得到纯度较高的γ-Fe₂O₃催化剂,其介孔分布合理且大孔数量丰富;同时γ-Fe₂O₃催化剂表现出优于a-Fe₂O₃催化剂的脱硝性能,400℃时最大NO_x转化率达到96%,300、325、350℃下单位面积脱硝速率达到a-Fe₂O₃催化剂的3倍左右;γ-Fe₂O₃催化剂具备优良的抗硫抗水性能,其最佳氨氮比为1、最佳氧体积分数为3.5%.     

The activity and characterization of sol–gel Sn/Al2O3 catalyst for selective catalytic reduction of NOx in the presence of oxygen

Catalytic performance of Sn/Al₂O₃ catalysts prepared by impregnation (IM) and sol–gel (SG) method for selective catalytic reduction of NO_x by propene under lean burn condition were investigated. The physical properties of catalyst were characterized by BET, XRD, XPS and TPD. The results showed that NO₂ had higher reactivity than NO to nitrogen, the maximum NO conversion was 82% on the 5% Sn/Al₂O₃ (SG) catalyst, and the maximum NO₂ conversion reached nearly 100% around 425 °C. Such a temperature of maximum NO conversion was in accordance with those of NO_x desorption accompanied with O₂ around 450 °C. The activity of NO reduction was enhanced remarkably by the presence of H₂O and SO₂ at low temperature, and the temperature window was also broadened in the presence of H₂O and SO₂, however the NO_x desorption and NO conversion decreased sharply on the 300 ppm SO₂ treated catalyst, the catalytic activity was inhibited by the presence of SO₂ due to formation of sulfate species (SO₄²⁻) on the catalysts. The presence of oxygen played an essential role in NO reduction, and the activity of the 5% Sn/Al₂O₃ (SG) was not decreased in the presence of large oxygen.     

金属硫酸盐与氧化物助剂对SCR脱硝催化剂性能的影响

通过分步浸渍法制备了一系列以碱土金属或过渡金属为助剂,低钒含量的V-M_x(SO₄)_y-W/Ti及V-M_xO_y-W/Ti催化剂,对负载相同金属离子硫酸盐及氧化物的催化剂性质进行了对比考察。通过选择性催化还原(SCR)反应对催化剂进行活性评价,结果显示,负载某金属硫酸盐比相应氧化物助剂的催化剂活性好。负载钴离子的催化剂具有良好的低温活性,进而对负载钴离子的催化剂进行了抗硫抗水性能测试,并借助XRD、NH₃-TPD、H₂-TPR、TG、BET对负载不同金属硫酸盐及氧化物助剂的催化剂进行了表征,揭示了活性好的催化剂(如负载CoSO₄的催化剂)通常具有较多的表面酸及较好的低温还原能力。     

低温氨-选择性催化还原氮氧化催化剂的研究进展

氮氧化物(NOx)的排放对人类健康和植物生长造成了严重危害,对其进行净化治理刻不容缓。火电厂烟气是NOx的主要来源,氨-选择性催化还原(NH₃-SCR)技术可对其排放进行有效控制。V₂O₅-WO₃(MoO₃)/TiO₂脱硝催化剂的工作温度偏高,不能满足低温宽工作温度窗口等工况的需要,因此,开发具有宽工作温度窗口的低温脱硝催化剂成为研究热点,其中,钒基、锰基金属氧化物催化剂和金属离子交换分子筛催化剂的研究最为广泛。探讨催化剂脱硝性能的关键影响因素、抗水抗硫性能以及反应机理,有助于为高效、实用的低温脱硝催化剂的设计和开发提供科学依据。从钒基金属氧化物催化剂、锰基金属氧化物催化剂、金属离子交换的分子筛催化剂、低温脱硝催化剂的抗水抗硫性能以及低温NH₃-SCR反应机理等方面对近年来国内外低温脱硝催化剂的研究进展进行综述。今后需要解决N₂选择性不够理想、抗水抗硫性能差、低温工作温度窗口较窄和反应机理不统一等问题。