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随着我国经济的快速发展,能源消耗带来的大气污染越来越严重,其中氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一,对人体、环境的危害很大。因此,近年来,氮氧化物的治理已经成为人们关注的焦点之一,如何有效地消除NOx已成为目前环境保护中一个令人关注的重要课题。
氮氧化物控制方法很多,其中选择性催化还原法应用最广泛,它的脱硝效率高,而且还原剂的使用量较少。但是在SCR脱硝工艺中,存在催化剂价格昂贵,催化剂活性窗口温度较高需要对烟气再热,而且废弃的催化剂易造成二次污染等问题,所以,开发低温、廉价、高效的催化剂具有十分重要的意义。
本文以氧化铝和活性炭(AC)为载体,负载过渡金属(Fe、Mn、Cu、 Cr、Fe-Mn、Fe-Cr、Fe-Cu),经过浸渍、煅烧等处理制备新的催化剂。对所制备的催化剂进行BET表征和XRD表征,分析其晶型结构与化学组分。
在此基础上,本文建立了SCR烟气脱硝的实验装置,研究了反应组分、反应温度、含氧量和空速等参数对不同载体和不同负载成分催化剂脱硝效率的影响,并研究了催化剂的抗硫性。研究结果表明:在活性炭和Al2O3载体上分别负载Mn、Cr、Cu,Mn的活性要比Cr和Cu的好,Mn活性组分在载体上的分散性也较好;活性炭和Al2O3载体上分别负载相同的活性组分时,催化剂的脱硝效率不同;不管是活性炭还是Al2O3载体,当它们负载相同组分时,复合组分催化剂的脱硝效率明显要比单组分的高,如Fe和Mn的复合组分要比Fe或者Mn的单组分脱硝效率高;同种活性组分不同载体催化剂,氧含量为3%时的脱硝效率要比不含氧时的脱硝效率高;活性炭载体催化剂受表观流速影响较小,表观流速相同时载体不同,催化剂的脱硝效率不同。对催化剂8Fe/Al2O3和8Fe-8Mn/Al2O3的抗硫性研究表明,8Fe-8Mn/Al2O3催化剂的抗硫性比较好,说明负载Mn之后,催化剂的抗硫性增强。研究发现,在氧含量为3%,温度为150℃时,8Mn-8Fe/AC,8Fe-8Mn/Al2O3催化剂都表现出高的催化活性,脱硝效率在89%以上,是两种较良好的低温催化剂。