铈锰基复合金属氧化物催化氧化脱除NO性能研究

来源 :北京石油化工学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jimislg
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近年来,电子行业发展突飞猛进,对低浓度NOx的脱除提出了更高要求,如何有效脱除电子行业中的NOx成为研究热点之一。本文制备了一系列Ce基和Mn基催化剂,并对催化剂进行了催化氧化脱除NO性能评价,采用XRD、NO-TPD、BET、H2-TPR及XPS等对催化剂结构进行表征;并对催化剂进行了动力学分析。1.采用共沉淀法制备了一系列Ce基催化剂,结果显示:(1)Ce-Mn催化剂具有相对较高的催化氧化脱硝活性,Ce-Mn最适宜的摩尔比为1:4,NO转化率分别为30%、50%和70%时,C1-M4催化剂对应的反应温度为62℃、118℃和150℃;(2)对C1-M4催化剂制备条件进行考察,确定适宜的陈化时间是1 h,沉淀pH值是9.5,沉淀剂为氨水,催化剂的最佳焙烧温度选择为450℃,CMD-450催化NO转化率达到30%、50%和70%时对应的反应温度分别为58℃、115℃和141℃。2.通过共沉淀法制备了一系列Mn基催化剂,结果表明:(1)加入不同金属氧化物的Mn基催化剂中,Mn-Zr、Mn-Ni催化剂具有相对较高的催化氧化脱硝活性,NO转化率为30%、50%和70%时,Mn-Zr和Mn-Ni催化剂对应的反应温度分别为68℃、99℃、153℃和73℃、107℃、137℃;(2)对Mn-Zr系列催化剂沉淀终点pH值对催化活性影响发现,最适宜的pH值为10;(3)对不同摩尔比Mn-Zr催化剂研究结果显示,M1-Z1催化剂活性相对最高,在NO转化率达到30%、50%和70%时,M1-Z1催化剂对应的反应温度分别为68℃、99℃和153℃;(4)对不同摩尔比Mn-Ni催化剂研究发现,M2-N1催化剂活性相对最高,在NO转化率达到30%、50%和70%时,M2-N1催化剂对应的反应温度分别为62℃、94℃和122℃。3.对Ce基、Mn基催化剂反应动力学进行了研究,主要研究结果如下:(1)Ce基金属氧化物催化剂中,Ce-Mn催化剂反应活化能相对较低,其中,C1-M4催化剂反应活化能最低,为8.86 kJ/mol;(2)对Ce-Mn催化剂反应级数研究得到,C1-M4催化剂NO反应级数最小,为0.786,根据O2反应级数研究结果,O2含量(2~6%)增加有利于催化剂催化氧化NO;(3)Mn基金属氧化物催化剂中,活性较好的Mn-Zr、Mn-Ni催化剂活化能分别为8.62 kJ/mol、8.97 kJ/mol;其中,M1-Z1催化剂反应活化能最低,为8.62 kJ/mol;(4)对Mn-Zr系列催化剂反应级数研究可知,M1-Z1催化剂反应级数较小,NO反应级数为0.830,O2反应级数为0.362,表明催化剂受入口浓度变化影响较小;(5)根据反应动力学模型预测,NO吸附E-R模型最适合描述C1-M4催化氧化NO反应机理,O2吸附E-R模型最适合描述M1-Z1催化氧化NO反应机理。4.综合比较Ce基和Mn基催化剂催化氧化脱除NO性能,M1-Z1催化剂活性相对最好,在气体组成为500 ppm NO+4%O2+N2(平衡气体),空速(GHSV)为6000 h-1,气体流量为100 mL/min的条件下,反应温度在99℃时,NO转化率为50%,该催化剂具有较好的低温脱硝活性。
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