鈰釩鋯固體超強(qiáng)酸催化劑的脫硝活性及其抗中毒能力.pdf

1、氮氧化物(NOx)是當(dāng)今大氣環(huán)境中的主要污染物之一，而氨法選擇性催化還原脫硝技術(shù)(NH3-SCR)是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。目前廣泛使用的商用催化劑(V2O5-WO3/TiO2)因易發(fā)生堿/堿土金屬中毒，不適宜應(yīng)用于含有較高堿、堿土金屬的煙氣處理，如生物質(zhì)燃料煙氣、垃圾焚燒爐煙氣等。因此，本文開發(fā)了具有優(yōu)異脫硝活性、選擇性、堿金屬抗性及抗硫性的鈰釩鋯固體超強(qiáng)酸催化劑，為改善脫硝催化劑中毒問題做出了積極有益的探索。

2、>　　首先，本文研究了鈰鋯固體超強(qiáng)酸催化劑的制備工藝，考察了載體硫酸化處理對催化劑結(jié)構(gòu)及脫硝活性的影響。通過活性測試及表征分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二氧化鋯載體硫酸化改性對鈰鋯催化劑的脫硝性能具有顯著的促進(jìn)作用。硫酸化后的催化劑以單一的四方晶相結(jié)構(gòu)存在，具有更小的顆粒尺寸及更大的比表面積，且表面含有更豐富的Ce3+及表面酸性。通過優(yōu)化工藝制得的催化劑在370至530℃溫度范圍內(nèi)具有90％以上的脫硝效率，最高可達(dá)96％的效率。
　　在鈰鋯固體超

3、強(qiáng)酸催化劑的基礎(chǔ)上，本文考察了硫酸化對催化劑堿金屬抗性的影響，并優(yōu)化了催化劑制備的工藝參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)載體硫酸化處理能顯著提高鈰鋯催化劑的堿金屬抗性，當(dāng)載體硫酸化濃度為0.25 M，焙燒溫度為600℃時，添加毒性物質(zhì)鉀（K/Ce摩爾比為0.4）后，硫酸化催化劑的最高活性可達(dá)99.3％，相比于加K前脫硝效率反而有所提高。同等條件下未硫酸化的催化劑加K后最高僅有50％的脫硝效率，而釩鎢鈦(V2O5-WO3/TiO2)催化劑則完全失活。168小

4、時的連續(xù)性實驗也顯示該鈰鋯固體超強(qiáng)酸催化劑能保持穩(wěn)定的活性(＞85％)，且效率沒有下降的趨勢。
　　針對毒性物質(zhì)鉀(K)對鈰鋯固體超強(qiáng)酸催化劑活性反而具有促進(jìn)作用的反?，F(xiàn)象，本文進(jìn)一步探討了K對催化劑表面酸堿性的調(diào)控作用，提出了適量的K對催化劑脫硝活性的促進(jìn)機(jī)理，為制備具有優(yōu)異堿金屬抗性的脫硝催化劑提供了新的思路。適量的K增強(qiáng)了鈰鋯固體超強(qiáng)酸催化劑表面對NOx的化學(xué)吸附及氧化能力，從而促進(jìn)了NOx物種與吸附NH3物種之間的氧化還原

5、反應(yīng)，因此在250-480℃溫度段促進(jìn)了催化劑的脫硝活性。同時，充分的酸性位仍是催化劑獲取SCR高催化活性的重要因素，不僅保證了NH3在催化劑表面的吸附及氧化，并能優(yōu)先結(jié)合堿金屬，保護(hù)活性中心不受影響。
　　針對鈰鋯固體超強(qiáng)酸催化劑的抗硫性能較差這一問題，本文通過添加釩進(jìn)一步提高催化劑的抗水抗硫性，制備得到對堿金屬、SO2、H2O均具有較高耐受性的SCR脫硝催化劑。鈰鋯固體超強(qiáng)酸催化劑對SO2的吸附及氧化能力較強(qiáng)，易形成SO3及硫