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如今氮氧化物(NO_x)对大气环境和人体健康都造成了很大危害,高效脱硝已成为环境保护中的重要课题。新的《火电厂大气污染物国家排放标准》规定NO_x的排放浓度小于1OOmg/m3(123ppm),远超美国和欧洲,成为最严标准。“新排放标准”从严执行面临巨大压力和难度。因此研究新的高效脱除NO技术,具有现实意义。Cu-ZSM-5催化剂是迄今为止低温直接催化分解NO最好的催化剂,也是当前最活跃的研究对象。虽然NO直接分解在热力学上是可行的,但是反应的活化能高达364 kJ/mol,因此寻找一种高效的催化剂或能量降低反应能垒是一种新思路。近年来,大量研究实验表明微波作用除了具有“致热效应”外,还存在加速化学反应,提高反应选择性或总收率等特殊效应。因此利用微波这种独特效应和脱除NO_x技术结合,是催化脱除NO_x研究新思路,使高效脱硝成为可能。本文利用离子交换法制备了 Cu-ZSM-5催化剂。在自主设计研发的新型微波催化反应器上考察了 Cu-ZSM-5催化剂直接分解NO的活性,结果表明:以Cu-ZSM-5为催化剂时,微波辐射条件下NO的转化率显著高于常规加热条件下NO的转化率,180℃时转化率可达到82%;在CuO-Cu-ZSM-5催化剂中CuO的加入能提高催化剂床层温度,380℃时使NO的转化率达到99%,并且氧的存在对NO转化率基本没有影响;在AC-Cu-ZSM-5催化剂中AC的加入能提高催化剂床层温度,在微波功率800W、富氧条件下,能使NO的转化率达到99.23%,NO转化率随氧含量的增高而增加。对Cu-ZSM-5催化剂直接分解NO进行了动力学分析,通过对不同动力学模型的验证可知,Cu-ZSM-5催化剂微波催化脱硝数据更符合Tomasic提出的动力学模型,以此模型为基础,计算出Cu-ZSM-5催化剂在微波模式下分解NO活化能为E=25.0kJ.mol-1,指前因子A=42.6;常规条件下Cu-ZSM-5催化剂分解NO反应活化能E=75.6kJ.mol-1,指前因子A=0.19;CuO-Cu-ZSM-5催化剂微波模式下分解NO反应活化能E=19.5 kJ.mol-1,A=15.839。微波模式下指前因子的增加和活化能的降低,说明微波除了具有致热效应,还具有类似“光催化”一样的“微波催化”效应。