平板式脱硝催化剂的抗砷中毒性能

选择性催化还原(SCR)是目前应用最广的烟气脱硝技术,其核心为SCR脱硝催化剂。燃煤烟气飞灰中由于As元素的存在会导致催化剂的中毒失活及使用寿命大幅下降,影响SCR系统稳定高效运行。为提升V-Mo/Ti催化剂的抗As中毒性能,制备了不同MoO_(3)质量分数(3%和7%)的V-Mo/Ti催化剂。随后,采用模拟中毒法,制备了As中毒催化剂。通过XRF、ICP、XRD、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR、XPS、NH_(3)-TPD和O_(2)-TPD,考察了新鲜催化剂和As中毒后催化剂的理化性质。通过固定床微型反应评价装置,测试了各催化剂在230~410℃烟气温度区间内的脱硝效率和N_(2)O生成量。结果显示,As会影响V-Mo/Ti催化剂的孔结构,降低催化剂的比表面积、孔容、还原性能、酸性性能和化学吸附氧含量,从而降低催化剂的脱硝活性,并促进副产物N2O的生成。增加MoO_(3)含量,催化剂的孔结构得到改善,比表面积和孔容下降幅度降低,还原性能和表面酸量提升,催化剂的脱硝活性增加。较高的MoO_(3)质量分数(7%)可以减轻As对催化剂的毒化作用。与V-Mo(3)/Ti-As催化剂相比,V-Mo(7)/Ti-As催化剂在230~410℃烟气温度区间内的脱硝效率更高,说明V-Mo(7)/Ti催化剂具备较强的抗As中毒性能。

Co对工业V-Mo/Ti脱硝催化剂的影响

为提升工业V-Mo/Ti脱硝催化剂的低温活性,拓展催化剂的活性温度窗口,对催化剂进行过渡金属元素Co改性。通过浸渍法制备了一系列不同CoO负载量的V-Mo/Ti脱硝催化剂。采用XRF、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR、拉曼光谱和NH_(3)-TPD对不同催化剂进行表征,分析了CoO对催化剂物理化学性质的影响。通过固定床微型反应评价装置,对不同催化剂的脱硝性能和抗SO_(2)、H_(2)O性能进行测试。研究表明:CoO负载对V-Mo/Ti催化剂的孔结构、晶型影响较小。V-Mo-Co/Ti催化剂上VO_(x)、MoO_(x)物种的结构也与V-Mo/Ti催化剂基本一致。向V-Mo/Ti催化剂上负载适量CoO(质量分数0.28%)后,催化剂的酸性性能提升,还原性能基本不变,催化剂的脱硝活性增加。负载CoO质量分数0.28%的CO-2催化剂在烟温280℃时,脱硝效率达80%以上。继续增加CoO负载量,尽管催化剂的酸性进一步增加,但催化剂的活性组分被CoO覆盖,减少了与反应气体的接触,催化剂脱硝活性下降。研究还发现,负载一定量CoO后,能有效增强催化剂的抗SO_(2)、H_(2)O性能。

Mg对V-Mo/Ti脱硝催化剂的毒化作用研究

为明确Mg对V-Mo/Ti脱硝催化剂的影响,采用浸渍法向V-Mo/Ti催化剂上负载不同质量分数的MgO。通过XRD、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR、XPS、NH_(3)-TPD等手段,分析了Mg的负载对催化剂物理化学性质的影响,通过固定床微型反应装置考察了不同催化剂的脱硝性能;并采用不同浓度的H_(2)SO_(4)溶液清洗V-Mo-Mg(x)/Ti脱硝催化剂。结果表明:Mg会降低V-Mo/Ti催化剂的还原性能、表面酸性,减少催化剂的化学吸附氧质量分数;Mg的负载降低了催化剂的脱硝性能,在烟气温度为370℃时,V-Mo-Mg(0.9)/Ti催化剂的脱硝效率由65.4%降低到56.8%;采用0.5 mol/L的H_(2)SO_(4)溶液清洗可以有效去除催化剂上负载的Mg,去除效率94%以上。

钕铌共掺杂对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响

通过添加助剂可以提高催化剂脱硝活性,因此采用浸渍法,制备了Nd、Nb共掺杂的V-Mo/Ti脱硝催化剂,并采用XRD、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR、XPS、NH_(3)-TPD等测试手段对催化剂的物理化学性质进行分析。结果表明:经Nd、Nb改性后的催化剂H_(2)还原峰峰顶温度向低温方向移动,说明加入Nd、Nb后在一定程度上调节了催化剂活性组分的分散程度;V-Mo-Nd-Nb/Ti催化剂的O_(α)含量最高,有利于其脱硝性能;Nd和Nb的共掺杂催化剂的整体脱硝活性要优于V-Mo/Ti催化剂,在210℃下催化剂的脱硝效率能够达到71.8%,还能减少N_(2)O的生成。该催化剂还具备优良的抗SO_(2)、H_(2)O性能,反应28 h后,催化剂的脱硝效率依然能达到93%左右。

Mo对平板式V-Mo/Ti脱硝催化剂活性及SO_(2)氧化性能的影响

在工业脱硝催化剂生产线上制备不同MoO_(3)含量的V-Mo/Ti脱硝催化剂,通过XRF、XRD、N_(2)吸附-脱附、Raman、H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、SO_(2)-TPD、TG和耐磨强度对催化剂物化性质进行分析。在固定床反应器中考察催化剂的脱硝活性,并研究MoO_(3)含量对催化剂SO_(2)氧化性能的影响。结果表明,提高催化剂中MoO_(3)含量,对催化剂的晶型、孔结构影响较小,对催化剂单板的机械性能有一定的负面影响。相比V-Mo(3)/Ti催化剂,V-Mo(5)/Ti催化剂的酸性变化不大,还原性能提升,具有更好的脱硝活性。当MoO_(3)含量达到质量分数6.98%时,催化剂的总酸量明显降低,导致脱硝活性下降。提高催化剂中MoO_(3)含量造成脱硝反应过程中副产物N_(2) O生成量的增加,但较高的MoO_(3)含量可以有效减少催化剂对SO_(2)的吸附,减少脱硝反应过程中硫酸氢铵的生成。综合来看,V-Mo(5)/Ti催化剂显示了最佳的反应性能。

V、Mo浸渍顺序对脱硝催化剂抗Na中毒性能的影响

制备不同浸渍顺序的钒钼系脱硝催化剂,采用模拟中毒法制备相应的Na中毒催化剂。采用XRF、XRD、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR、XPS、NH_(3)-TPD表征手段,分析催化剂的物理化学性质。使用固定床微型反应评价装置,检测不同催化剂的脱硝性能和抗Na中毒性。结果显示:浸渍顺序对钒钼系脱硝催化剂的晶型、孔结构影响较小。按先V后Mo的负载顺序制得V-Mo/Ti催化剂,较共浸法制备的VMo/Ti催化剂具有更高的聚合钒物种含量、O_(α)含量和酸量。因此,前者的脱硝活性较高。而采用先浸渍Mo、后浸渍V所制备的Mo-V/Ti催化剂,V^(5+)/(V^(3+)+V^(4+)+V^(5+))比率失衡,造成其脱硝活性下降。Na会引起钒钼系脱硝催化剂比表面积、还原性能、酸性和O_(α)含量的下降,降低催化剂的脱硝活性。V-Mo/Ti催化剂上MoO_(x)物种分布在外层,减少了Na对活性组分的影响。因此,该催化剂的抗Na中毒性强于VMo/Ti和Mo-V/Ti催化剂。

酸化顺序对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响

采用硫酸对V-Mo/Ti脱硝催化剂进行酸化,考察了酸化顺序对催化剂物理化学性能和脱硝性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-程序升温还原(H_(2)-TPR)、拉曼光谱、NH_(3)-程序升温脱附(NH_(3)-TPD)和O_(2)-程序升温脱附(O_(2)-TPD)对催化剂进行表征。并通过固定床微型反应器,对比了不同催化剂脱硝性能。结果表明,采用先酸化、后负载活性组分的制备方法,可以增加催化剂上的聚合钒含量,提升催化剂的表面酸性和化学吸附氧含量,从而增强催化剂的脱硝活性。然后,采用先负载活性组分、后酸化的方式所制备的催化剂,脱硝性能较V-Mo/Ti催化剂有了明显的降低。

Sb对V-Mo/Ti催化剂协同脱硝脱汞性能的影响

采用分步浸渍法制备了V-Mo-Sb/Ti催化剂,通过XRD、XRF、N2-吸附脱附、NH3-TPD、H2-TPR、UV-Vis、XPS等手段对催化剂的物化性能进行表征,通过固定床反应器考察了催化剂的脱硝性能及单质汞(Hg0)氧化性能。结果表明,Sb的引入提高了V-Mo/Ti催化剂的比表面积、孔容、表面酸量、还原性能、化学吸附氧含量,从而提升了催化剂的脱硝性能和Hg0氧化性能。此外,V-Mo-Sb/Ti催化剂还表现出较好的抗SO_(2)、H2O性能。

不同载体对Cu基脱硝催化剂性能的影响研究

文章以TiO_(2)、ZSM-5和SSZ-39为载体制备了Cu基脱硝催化剂,采用XRD、N_(2)-吸附脱附、H2-TPR、XPS、NH3-TPD、NH3-DRIFTS等表征手段分析催化剂的物理化学性质,通过固定床微型反应器对比3种催化剂的脱硝活性,并考察了Cu/SSZ-39催化剂的抗SO_(2)、H_(2)O性能。结果表明:Cu/TiO_(2)催化剂的比表面积低、活性组分含量少、Oα/(O_(α)+O_(β))比率低、酸量和酸强低,导致该催化剂的脱硝活性较差。以分子筛为载体所制备的催化剂(Cu/ZSM-5和Cu/SSZ-39),体现了更好的脱硝活性。其中,Cu/SSZ-39催化剂的还原性能和酸量相对较高,催化剂的脱硝活性优于Cu/ZSM-5催化剂。此外,Cu/SSZ-39催化剂还体现了较好的稳定性,在含SO_(2)、H_(2)O气氛下,连续运行60 h,脱硝效率保持稳定。

Cd对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响

为明确燃煤烟气飞灰中Cd元素对V-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响,采用浸渍法,制备V-Mo-Cd/Ti催化剂。采用X射线衍射(XRD)、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-程序升温还原(TPR)、X射线光电子能谱(XPS)和NH_(3)-程度升温脱附(TPD)等手段,研究了Cd对催化剂物理化学性能的影响。同时,在固定床微型反应器上考察了不同催化剂的脱硝性能。结果表明:Cd会降低催化剂的比表面积。相比V-Mo/Ti催化剂,V-Mo-Cd/Ti催化剂上的V^(5+)物种减少,V^(5+)/(V^(3+)+V^(4+)+V^(5+))比率降低。此外,Cd还会造成催化剂的O_(α)/(O_(α)+O_(β))比率和表面酸量的降低。因此,V-Mo-Cd/Ti催化剂的脱硝活性低于V-Mo/Ti催化剂。通过将V-Mo/Ti催化剂中MoO_(3)的质量分数由3%提升至5%,可以有效减小Cd对催化剂的负面影响。

钒钛基脱硝催化剂的热稳定性研究

分别制备V-Mo/Ti和V-W/Ti脱硝催化剂,并对两种催化剂进行650℃热处理。采用XRD、N_(2)吸附-脱附、H_(2)-TPR、UV-vis、NH_(3)-TPD和O_(2)-TPD表征分析各催化剂的物理化学性能,并考察催化剂热处理前后脱硝性能的变化。结果显示,650℃热处理没有改变钒钛基催化剂的晶型,但会导致催化剂比表面积和孔容下降。热处理后,催化剂的还原性能、酸性、化学吸附氧含量均有不同程度的下降,造成催化剂脱硝活性降低。相比V-Mo/Ti催化剂,V-W/Ti催化剂受热处理的影响相对较低。因此,V-W/Ti-T催化剂的脱硝性能优于V-Mo/Ti-T催化剂,即V-W/Ti催化剂的热稳定性强于V-Mo/Ti催化剂。

海泡石纤维在平板式脱硝催化剂中的应用

海泡石纤维是一种常见的矿物材料,已在工业领域有较多应用。制备一系列不同含量的海泡石纤维V-Mo/Ti平板式脱硝催化剂,考察海泡石纤维的添加对平板式催化剂的影响。采用X射线荧光光谱分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD对催化剂进行表征。通过固定床微型反应器,对不同催化剂脱硝效率进行测试。结果表明,添加海泡石纤维,对催化剂的孔结构、载体的晶型影响较小,但能有效提升催化剂的耐磨强度。海泡石纤维的添加造成催化剂还原性能与酸性的降低,对催化剂的脱硝活性产生影响。

乳酸对平板式Ce-Mo/Ti脱硝催化剂性能的影响

采用浸渍法制备了乳酸改性的Ce-Mo/Ti脱硝催化剂,通过XRD、N_(2)-吸附脱附等一系列测试手段表征了催化剂的理化性能,并采用固定床微型反应器测试了催化剂的脱硝性能。测试结果表明,乳酸的引入没有改变载体的晶型结构及孔道结构,但提高了催化剂的涂覆效果及耐磨性能。适量乳酸的添加,提高了催化剂的表面酸量、还原性能及化学吸附氧的含量,从而提高了催化剂的脱硝性能。同时,添加适量乳酸具有提高催化剂耐SO_(2)/H_(2)O蒸气的性能。

Ce对V-Mo/Ti脱硝催化剂抗K中毒性能的影响研究

为增强工业V-Mo/Ti脱硝催化剂的抗K中毒性能,对其进行Ce改性。采用XRD、SEM、N_(2)-吸附脱附、H_(2)-TPR、XPS、NH_(3)-TPD、NH_(3)-DRIFTS等表征手段,分析了催化剂的物理性质和化学性质。使用固定床微型反应器,研究了Ce对V-Mo/Ti催化剂脱硝性能、抗K中毒性能的影响。结果显示:Ce的引入,增加了V-Mo/Ti催化剂的脱硝活性。同时,减轻了V-Mo/Ti催化剂因K中毒所引起的比表面积、还原性能、O_(α)/(O_(α)+O_(β))比率、酸性的下降。V-Mo-Ce-K/Ti催化剂的脱硝活性明显优于V-Mo-K/Ti催化剂,即Ce有效增强了V-Mo/Ti催化剂的抗K中毒性能。

P对V-Mo/Ti脱硝催化剂的性能影响研究

为提升工业V-Mo/Ti脱硝催化剂的活性,采用浸渍法对其进行P改性。使用XRD、N_(2)-吸附脱附、XPS、H_(2)-TPR、UV-vis等表征手段对催化剂的物化性质进行分析。随后,在固定床微型反应器上测试了催化剂的脱硝活性。结果显示,向V-Mo/Ti催化剂上负载P后,催化剂的晶型和孔结构无明显变化。P促进了催化剂上聚合钒的生成,导致催化剂(V^(3+)+V^(4+))/V^(5+)比率、化学吸附氧含量的增加。煅烧温度的提升则会进一步促进这个增长趋势,这对催化剂脱硝活性的提升有积极的影响。此外,P的负载还会影响催化剂的酸性。当煅烧温度较低(≤500℃)时,V-Mo-P/Ti催化剂的酸量较高。继续升高煅烧温度,催化剂上的P_(2)O_(5)增加,导致其酸性下降。500℃煅烧制得的催化剂体现了优良的脱硝活性和抗SO_(2)、H_(2)O性能,具有较好的工业应用前景。