負(fù)載型Mn-Ce系列低溫SCR脫硝催化劑制備、反應(yīng)機(jī)理及抗硫性能研究.pdf

1、氮氧化物是危害大氣的主要污染物之一，使用選擇性催化還原(SCR)技術(shù)是脫除固定源排放煙氣中NOx的有效方法之一。近年來(lái)低溫SCR技術(shù)由于具有節(jié)能減耗和運(yùn)行成本低的特點(diǎn)正得到越來(lái)越多研究者的關(guān)注。從國(guó)內(nèi)外低溫SCR技術(shù)的研究現(xiàn)狀來(lái)看，該技術(shù)工業(yè)化的主要障礙是低溫范圍內(nèi)活性不高、催化劑抗S02毒化性能差、反應(yīng)機(jī)理和S02中毒機(jī)理不明確等問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題，本文使用以錳氧化物作為主要活性成分的催化劑，對(duì)其低溫SCR脫硝性能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究

2、。
　　 本文首先對(duì)Mn/Ti02催化劑進(jìn)行金屬元素?fù)诫s改性，通過(guò)活性實(shí)驗(yàn)和分析測(cè)試表征結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Ce摻雜可以大幅度提高催化劑的低溫SCR活性（100℃時(shí)的催化活性從62％提高到95％左右），Ce的加入能夠增強(qiáng)催化劑的儲(chǔ)氧能力和表面酸性，促進(jìn)NH3在催化劑表面的吸附和活化。
　　 在此研究基礎(chǔ)上，本文使用上述Mn-Ce復(fù)合氧化物作為催化劑的活性組分，分別選擇了Ti02、A1203、ZSM5和活性炭作為催化劑的載體，考察了

3、這幾種負(fù)載型催化劑的SCR活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ti02和Al203負(fù)載后的催化劑在低溫下SCR活性較高。本文還研究了這兩個(gè)負(fù)載型催化劑的低溫SCR反應(yīng)機(jī)理，發(fā)現(xiàn)在這兩個(gè)催化劑上進(jìn)行的SCR反應(yīng)均存在多個(gè)反應(yīng)途徑。而由于Ti02和Al203載體性質(zhì)的差異會(huì)導(dǎo)致各種反應(yīng)途徑在這兩個(gè)負(fù)載型催化劑上所占比例不同。其中Mn-Ce/Ti02上以吸附態(tài)的配位銨和氣相NO反應(yīng)為主，而Mn-Ce/Al203催化劑上發(fā)生SCR反應(yīng)時(shí)主要先進(jìn)行NO的氧化反應(yīng)，然后

4、該氧化產(chǎn)物再和NH3之間發(fā)生反應(yīng)完成整個(gè)SCR反應(yīng)。
　　 此外，本文還較系統(tǒng)地考察了S02在低溫條件下對(duì)Mn/Ti02和Mn-Ce/Ti02催化劑SCR活性的影響，同時(shí)對(duì)S02的影響機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)Mn/Ti02催化劑在S02反應(yīng)氣氛中失活很快，硫銨鹽的沉積和活性組分的硫酸化是催化劑失活的重要原因；Ce的加入可以有效地抑制催化劑活性組分的硫酸化，同時(shí)還能降低硫酸鹽在催化劑表面的穩(wěn)定性從而可以提高催化劑的抗硫性。
　　

5、 最后，本文研究了低溫SCR反應(yīng)中S02濃度、水汽濃度、反應(yīng)溫度等工藝參數(shù)對(duì)催化劑活性的影響，為該技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。重點(diǎn)研究了反應(yīng)溫度對(duì)Mn-Ce/Ti02催化劑的影響，發(fā)現(xiàn)較低的反應(yīng)溫度可以緩解催化劑活性組分的硫酸化，減緩催化劑的失活。在此基礎(chǔ)上對(duì)催化劑進(jìn)行各種再生處理，發(fā)現(xiàn)通過(guò)簡(jiǎn)單的水洗過(guò)程可使催化劑的絕大部分活性得以恢復(fù)。
　　 通過(guò)本文的系統(tǒng)研究，開(kāi)發(fā)了一種新型的Mn-Ce/Ti02復(fù)合氧化物低溫SCR催化