負載型Mn-Ce系列低溫SCR脫硝催化劑制備、反應機理及抗硫性能研究.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。近年來低溫SCR技術(shù)由于具有節(jié)能減耗和運行成本低的特點正得到越來越多研究者的關(guān)注。從國內(nèi)外低溫SCR技術(shù)的研究現(xiàn)狀來看，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、反應機理和S02中毒機理不明確等問題。針對以上問題，本文使用以錳氧化物作為主要活性成分的催化劑，對其低溫SCR脫硝性能進行了較為系統(tǒng)的研究

2、。
　　 本文首先對Mn/Ti02催化劑進行金屬元素摻雜改性，通過活性實驗和分析測試表征結(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℃時的催化活性從62％提高到95％左右），Ce的加入能夠增強催化劑的儲氧能力和表面酸性，促進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、這幾種負載型催化劑的SCR活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Ti02和Al203負載后的催化劑在低溫下SCR活性較高。本文還研究了這兩個負載型催化劑的低溫SCR反應機理，發(fā)現(xiàn)在這兩個催化劑上進行的SCR反應均存在多個反應途徑。而由于Ti02和Al203載體性質(zhì)的差異會導致各種反應途徑在這兩個負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反應為主，而Mn-Ce/Al203催化劑上發(fā)生SCR反應時主要先進行NO的氧化反應，然后

4、該氧化產(chǎn)物再和NH3之間發(fā)生反應完成整個SCR反應。
　　 此外，本文還較系統(tǒng)地考察了S02在低溫條件下對Mn/Ti02和Mn-Ce/Ti02催化劑SCR活性的影響，同時對S02的影響機理進行了研究，發(fā)現(xiàn)Mn/Ti02催化劑在S02反應氣氛中失活很快，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反應中S02濃度、水汽濃度、反應溫度等工藝參數(shù)對催化劑活性的影響，為該技術(shù)的工業(yè)化應用提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。重點研究了反應溫度對Mn-Ce/Ti02催化劑的影響，發(fā)現(xiàn)較低的反應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)上對催化劑進行各種再生處理，發(fā)現(xiàn)通過簡單的水洗過程可使催化劑的絕大部分活性得以恢復。
　　 通過本文的系統(tǒng)研究，開發(fā)了一種新型的Mn-Ce/Ti02復合氧化物低溫SCR催化