论文部分内容阅读
氮氧化物是一类重要的大气污染物,而选择性催化还原(SCR)技术是脱除固定源排放烟气中NOx的有效方法,其中低温SCR技术的催化剂反应温度在150℃以下,运行成本较低,因此,正得到越来越多研究者的关注。从目前低温SCR的研究现状来看,该技术存在的主要问题是催化剂的低温SCR活性不高、抗SO2中毒性能较差和蜂窝状低温脱硝催化剂的制备技术缺乏及脱硝性能不强等。为解决上述问题,本文对Mn-Ce/TiO2催化剂进行改性制备,并对该催化剂的低温SCR脱硝性能及蜂窝状成型制备进行较为系统的研究。本文首先考察金属元素掺杂对Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝性能的影响,通过活性实验和分析表征测试,发现Co掺杂对催化剂活性提高最为明显,140℃左右时NO去除率接近100%,Co/Ti=0.080.1/1(摩尔比)为最佳配比,掺杂Co能够增强催化剂的储氧能力和表面酸性,促进NH3在催化剂表面的吸附和活化。此外,考察SO2在低温条件下对Mn-Ce/TiO2和Mn-Ce-Co/TiO2催化剂SCR活性的影响,其中以Co/Ti=0.1/1(摩尔比)的Mn-Ce-Co/TiO2催化剂抗硫性最好;并通过实验分析得出Mn-Ce-Co/TiO2催化剂低温SCR的最佳反应温度在140150℃,最佳氨氮比为1.05,反应空速影响较小。BET、SEM、XRD、XPS及TPD等表征分析说明元素Co的掺杂可以有效抑制硫铵盐在催化剂表面的沉积和催化剂组分Mn、Ti元素的硫化。颗粒Mn-Ce-Co/TiO2催化剂硫中毒的再生技术以水洗再生较好,催化活性可由原来的52%恢复至90%左右。其次,对蜂窝状成型催化剂的制备工艺及成型助剂的选择进行研究和对制备的蜂窝状Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝活性及抗硫性测试分析。制备工艺主要包括催化剂塑性泥团的制备(配料、捏合、练泥、陈化),成型胚体的制备(挤压成型),以及胚体的干燥及焙烧;成型助剂主要有水8%(质量比)、粘结剂(甲基纤维素3%)、润滑剂、助挤剂(甘油、色拉油12%)、及0.3mm的杆状玻璃纤维15%。对蜂窝状Mn-Ce/TiO2催化剂进行SCR活性测试,结果显示该催化剂的低温活性好,活性温度窗口宽,对NO催化脱除的适应性较强,空速对它的催化活性影响较小。此外,催化剂的抗硫性测试表明本实验制备的蜂窝状Mn-Ce/TiO2催化剂抗硫性能较好,当SO2浓度为0.007%和0.012%(体积比)时,反应24h后NO的去除率仍维持在94%和92%。最后,对蜂窝状Mn-Ce/TiO2催化剂的催化还原选择性和硫中毒再生技术进行分析,结果显示该蜂窝状Mn-Ce/TiO2催化剂的低温选择性较好,在150℃以下的低温段,N2O在NH3-SCR反应中的生成率较低,保持在4%以下;对蜂窝状Mn-Ce/TiO2催化剂硫中毒活性恢复再生研究,发现水洗再生恢复效果最好,催化活性可恢复至90%左右。通过本文的研究,制备了一种新型颗粒状Mn-Ce-Co/TiO2复合氧化物低温SCR催化剂,该催化剂在低温条件下的SCR活性高、抗硫毒化能力较强,为低温SCR技术工业化催化剂制备奠定了一定的理论基础。此外,对整体式蜂窝状Mn-Ce/TiO2低温SCR催化剂的制备工艺及助剂选用进行研究,本实验制备的蜂窝状Mn-Ce/TiO2催化剂脱硝性能好、抗硫性强、再生方便有效,为今后低温SCR催化剂的成型制备和性能研究提供了借鉴。