錳鈰基低溫選擇性催化還原(SCR)脫硝催化劑的研究.pdf

1、以NH3為還原劑的低溫選擇性催化還原(Selective Catalytic Reduction,SCR)煙氣脫硝技術(shù)以其良好的經(jīng)濟(jì)性和工業(yè)應(yīng)用前景而成為煙氣脫硝領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。本論文以此為背景，對(duì)MnOx/CeO2-ZrO2，MnOx-CeO2/TiO2，MnOx-CeO2/TiO2-PILC以及MnOx-CeO2/ACF等錳鈰基低溫NOx-SCR催化劑進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。并對(duì)錳鈰基低溫NOx-SCR催化劑的SO2中毒機(jī)理進(jìn)行了探討。<

2、br>　　 對(duì)于MnOx/CeO2-ZrO2，系統(tǒng)研究了MnOx的負(fù)載量，CeO2-ZrO2中Ce/Zr摩爾比值，以及MnOx/CeO2-ZrO2的煅燒溫度對(duì)其脫硝活性的影響。MnOx(0.6)/Ce0.5Zr0.5O2(550)展現(xiàn)出最好的低溫NH3的NOx-SCR脫硝活性，反應(yīng)溫度為140℃時(shí)其對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化率已達(dá)100％。而且MnOx/CeO2-ZrO2在低溫?zé)煔猸h(huán)境中也表現(xiàn)出好的抗SO2性能。對(duì)MnOx/CeO2-ZrO2催化

3、低溫NH3的NOx-SCR反應(yīng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，確定反應(yīng)的反應(yīng)級(jí)數(shù)及表觀活化能。
　　 對(duì)MnOx/CeO2-ZrO2的載體的制備方法研究表明，相比于共沉淀法(CP)和直接燃燒法(CB)，以檸檬酸法制備的CeO2-ZrO2(CA)為載體的MnOx/CeO2-ZrO2(CA)催化劑展現(xiàn)出最佳的低溫NH3的NOx-SCR脫硝活性和抗SO2性能。XRD，XPS，H2-TPR和NH3-TPD等分析手段研究表明，較大的比表面積，較小的晶體尺

4、寸，較高的表面吸附氧濃度，以及MnOx的良好分散性是MnOx/CeO2-ZrO2(CA)具有良好的脫硝活性的原因。
　　 對(duì)于溶膠凝膠法制備的MnOx-CeO2/TiO2，以過(guò)渡金屬Fe進(jìn)行改性有利于促進(jìn)其低溫NH3的NOx-SCR脫硝活性。在Fe-MnOx-CeO2/TiO2系列催化劑中，F(xiàn)e(0.1)-MnOx-CeO2/TiO2(Fe/Ti摩爾比=0.1)的脫硝活性為最高，在反應(yīng)溫度為180℃時(shí)，其對(duì)NO的轉(zhuǎn)化率達(dá)到96.

5、8%。BET, NH3-TPD和NOx-TPD分析表明，F(xiàn)e-MnOx-CeO2/TiO2相比于MnOx-CeO2/TiO2的較高的脫硝活性歸于其較高的比表面積，以及對(duì)NH3和NO吸附能力的增強(qiáng)。此外，以Fe改性有利于提高M(jìn)nOx-CeO2/TiO2在低溫?zé)煔猸h(huán)境中的抗SO2中毒能力，并且Fe-MnOx-CeO2/TiO2的抗SO2性能隨著Fe負(fù)載量的增加而增加。所研究Fe-MnOx-CeO2/TiO2催化劑的抗SO2性能由低到高依次為

6、Fe(0.05)-MnOx-CeO2/TiO2＜Fe(0.1)-MnOx-CeO2/ TiO2＜Fe(0.15)-MnOx-CeO2/TiO2。
　　 MnOx-CeO2/TiO2-PILC的低溫NH3的NOx-SCR脫硝活性研究表明，在較低反應(yīng)溫度下(＜160℃)其脫硝活性較差，NO轉(zhuǎn)化率低于60%:隨著反應(yīng)溫度的進(jìn)一步升高(＞200℃)，其脫硝活性明顯提高，220℃的NO轉(zhuǎn)化率接近100%。
　　 以HNO3預(yù)氧化的

7、ACF為載體制得MnOx-CeO2/ACF。研究了活性成分(MnOx-CeO2)負(fù)載量、煅燒溫度、以及一系列操作參數(shù)(NH3初始濃度、NO初始濃度、O2含量)對(duì)NO脫除效率的影響。研究表明，經(jīng)400℃煅燒、Mn/(Mn+Ce)為0.4的MnOx(0.4)-CeO2/ACF(400)在80～150℃低溫范圍具有最高的催化活性。并且優(yōu)化后的反應(yīng)條件為NO初始濃度為600ppm，NH3/NO為1.08，O2初始濃度為3.6%。
　　

8、對(duì)MnOx-CeO2/ACF的SO2中毒機(jī)理研究表明，在SO2存在下，催化劑的失活歸因于兩個(gè)方面：一是SO2與反應(yīng)氣體(NH3和O2)發(fā)生反應(yīng)生成的銨鹽類(lèi)物質(zhì)，覆蓋催化劑表面使得催化劑脫硝活性降低；二是SO2與催化劑中的活性成分(如MnOx和CeO2)反應(yīng)生成的金屬硫酸鹽及亞硫酸鹽，導(dǎo)致催化劑失活。以過(guò)渡金屬Fe，Cu和V對(duì)MnOx-CeO2/ACF的改性研究表明，以Cu和V改性催化劑未提高M(jìn)nOx-CeO2/ACF的低溫抗SO2性能；