论文部分内容阅读
NH3的选择性催化还原（NH3-SCR）是工业应用最成熟的脱除NOx技术,此技术的核心就是催化剂。目前商业催化剂V2O5-WO3/TiO2（V-W/Ti）由于在300-400℃具有较高的脱硝性能因而被广泛使用,但是近年来大量的非电行业（水泥,窑炉,焦化,石化等）排放的尾气大多为一些低温烟气（<300℃）,难以直接使用现行的中高温SCR脱硝技术。基于以上情况,因此需要开发SCR脱硝活性更高、反应温度更低的新型低温SCR脱硝催化剂。本文首先采用传统的浸渍法,将过渡金属（Fe,Cu,Mn）和稀土金属（Ce,La）负载于V-W/Ti催化剂上对其进行低温SCR性能改性,探究出最佳改性金属为Mn后,进一步采用浸渍法、共沉淀法以及原位生长法制备改性催化剂Mn9-V-W/Ti,考察不同制备方法对催化剂脱硝活性的影响。结果发现:与V-W/Ti催化剂相比,采用原位生长法改性的催化剂脱硝活性提高了90%左右(10500 h-1空速和100℃反应温度),且100-280℃脱硝活性一直保持100%左右,是改性V-W/Ti催化剂低温SCR脱硝性能的最佳方法。通过表征分析,发现通过原位生长法制备的催化剂表面没有出现烧结现象,活性组分Mn在催化剂表面具有较高的分散性能,催化剂颗粒的尺寸较小且相对均一,这主要归因于室温下的原位反应;而且采用这种方式生成的MnOx大多都以Mn4+形式存在于催化剂上,增强了催化剂的氧化还原性能和表面酸性位;因此原位生长法制备的催化剂能够表现出优越的低温脱硝活性。原位生长法相比较于其它两种传统制备方法更具优势。为了更好完善此方法,系统性的研究了制备参数（KMnO4与Mn（NO3）2的反应配比、Mn负载量、）以及工况条件（空速、催化剂长效试验、抗硫性能等）对Mnx-V-W/Ti催化剂的低温SCR脱硝性能的影响,深入探究制备条件与催化剂结构特性的关系,并对催化剂的结构特性和脱硝性能之间的构效关系进行分析。结果显示,采用反应物配比KMnO4:Mn（NO3）2=2:3,Mn负载量为9 wt%制备的催化剂有着最优异的脱硝活性。在此条件下制备的催化剂具有最大化的比表面积,提高了活性组分在催化剂表面的分散度。由于催化剂在实际应用中易受SO2的毒化作用,因此我们还考察了不同温度不同硫浓度对Mn9-V-W/Ti-S催化剂SCR脱硝性能的影响。长效测试结果表明Mn9-V-W/Ti催化剂在低温下更容易受SO2的影响,在160℃、10 ppm SO2下催化剂的脱硝活性由刚开始的100%降为40%,且SO2浓度越高对催化剂的影响越大。为了提高催化剂的耐硫性能,我们也探索性研究通过元素掺杂的方式是否能够提高催化剂的耐硫性能,研究发现Ce的适量掺杂能够一定程度的改善Mn9-V-W/Ti催化剂的耐硫性能。