Mn/Zr改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝机理分析

采用溶胶凝胶法制备了Mn、Mn/Zr负载稀土尾矿的NH_(3)-SCR催化剂,通过催化剂活性评价系统,结合H_(2)-TPR、NH_(3)-TPD、XRD和DRIFT研究了催化剂脱硝过程和反应机理.结果表明:Mn、Mn/Zr改性稀土尾矿催化剂的脱硝活性显著增强,在200℃时6%Mn1%Zr/稀土尾矿催化剂脱硝活性可达96%.改性后催化剂表面氧空位、B酸性位点及吸附物种数量明显增加,催化剂还原峰面积增大,其氧化还原性能的提升是活性提高的主要原因.催化剂B酸位NH_(4)^(+)与气态NO_(2)的反应遵循E-R机理,NH_(4)^(+)与单齿、双齿硝酸盐物种的反应遵循L-H机理.

TiO_2-SnO_2基钨催化剂的表面性质和NH_3吸附特性及脱硝机理

采用共沉淀法制备了TiO2-SnO2固溶体载体,浸渍WO3得到系列x%WO3/Ti O2-Sn O2脱硝催化剂,采用比表面积测定（BET）、X射线衍射（XRD）、高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）、程序升温还原（H2-TPR）、原位漫反射傅里叶红外光谱（in situ DRIFTS）等表征研究脱硝催化剂的微观结构、表面性质和NH3吸附特性,并推测该催化剂表面的SCR脱硝反应机理.结果表明：负载WO3之后,随着负载量的增加,催化剂的比表面积有所减小;WO3以无定形态存在于催化剂表面;催化剂还原特性和表面Brnsted酸量显著增强;催化剂的脱硝效率增加,其中12%WO3/TiO2-SnO2催化剂在280~380℃的温度窗口具有90%的NOx转换效率.原位漫反射红外研究结果表明,对于x%WO3/TiO2-SnO2系列的催化剂来说,Brnsted酸中心是催化过程中的活性酸位,该催化剂脱硝反应遵循E-R反应机理.

氧化烧结烟气联合氨——硫铵法同时脱硫脱硝工艺及脱硝机理研究

随着国家《"十三五"规划纲要》出台,钢铁行业同时脱硫脱硝刻不容缓。本文在氨法脱硫基础上,复合一种氧化脱硝技术,对烟气中的SO_2和NO_x进行联合脱除,考察了不同工艺制度对其脱硫脱硝效率的影响,并对其脱硝机理进行了研究。结果表明,在一定范围内提高添加剂OHK用量、吸收液中SO_3^(2-)浓度均有利于提高脱硫率和脱硝率;相比常规氨-硫铵法,氧化法联合氨-硫铵法脱硝率由23.18%升高到45.67%,提高了22%左右,且脱硫率能保持在98%左右;烟气中的NO被氧化为NO_X后一部分被(NH_4)_2SO_3还原为N2,另一部分被吸收液吸收转化为NO_3^(-1)。

新型铈钨钛复合氧化物催化还原脱硝机理

利用水热共沉淀法制备了铈钨钛复合氧化物催化剂,考察了H_2O_2络合修饰对其催化脱硝转化频率(TOF)的影响;并借助傅里叶原位红外光谱仪研究了H_2O_2络合修饰后铈钨钛复合氧化物的催化脱硝机理.结果表明:H_2O_2络合修饰可增强铈钨钛复合氧化物表面Br?nsted酸位强度,提高其表面NH_3低温吸附和中低温NH_3-SCR脱硝性能,400℃时其NO_x催化脱除频率TOF高达0.658s^(-1);NH_3和NO_x在H_2O_2络合修饰后铈钨钛复合氧化物表面存在竞争吸附,其表面催化脱硝反应主要为吸附态NH_3、NH_2和NH_4^+与气态NO+O_2的反应,其低温NH_3-SCR反应机理遵循Eley-Rideal(E-R)机理.

V/AC催化剂NH_(3)-SCR低温脱硝机理的研究

以硝酸活化后的椰壳活性炭(AC)为载体、VOSO_(4)为前驱物制备V/AC系列催化剂,利用SEM、BET、XRD、FT-IR、XPS对V/AC催化剂表面形貌、孔隙结构、晶体结构、官能团和活性组元价态的变化规律进行表征。改性机理研究结果表明,V/AC催化剂上块状钒物种均匀分散在AC表面且能高效构建出新结构,增大比表面积和孔体积;活性炭表面均可观察到V_(2)O_(5)和V_(2)O_(3)活性组元;随着钒氧化物负载量增加,—COOH和—OH官能团略微减少,负载量过多会破坏C—OH、C—O和C■O键。V/AC催化剂低温NH_(3)-SCR机理研究结果表明,通过V^(5+)和V^(4+)之间的氧化还原反应形成了活性氧空位,使表面吸附氧Oα的量增加,具有较高流动性,促进并吸附了更多的反应气体(NH_(3)、O_(2)、NO),致使标准SCR反应向快速SCR反应加速转化。

钒磷氧催化剂NH_(3)-SCR脱硝机理的密度泛函研究

通过建立钒磷氧催化剂活性晶相(VO)_(2)P_(2)O_(7)团簇的结构模型,对反应物NO、NH_(3)在V2P2O15H12团簇表面的吸附特性进行了密度泛函(DFT)模拟计算。结果表明,NO分子在团簇表面O1位点的吸附能为-36.62 k J/mol,为物理吸附;NO分子在O_(2)、O_(3)位点的吸附能分别为-74.95 k J/mol和-47.31 k J/mol,为化学吸附。NH_(3)能够在团簇表面的L酸和B酸形成稳定的化学吸附。结合吸附结果对脱硝反应机理进行了推导,(VO)_(2)P_(2)O_(7)表面的脱硝反应同时遵循L-H和E-R机制。

基于密度泛函理论铁基催化剂脱硝机理研究

作为大气污染物排放的关键,控制NO x排放的研究始终热度不减。而控制NO x排放的主流技术就是选择性催化还原,其关键就是脱硝催化。铁基催化剂作为效果尚好的主要催化剂,为主要研究对象。研究方法分为3步:首先,建立氧化铁模型;其次,研究了NH_(3)、NO、O_(2)等分子在α-Fe_(2)O_(3)(001)表面上的吸附行为;最后,在前述研究的基础上,对α-Fe_(2)O_(3)(001)表面的脱硝反应机理进行了研究。在理论计算方面使用DFT计算方法进行参数的处理,以减少非平衡条件的影响,也可以对纳米结构与环境污染物灵敏度以及相关的性能进行预测。

钒磷氧催化剂表面酸性位特性及低温脱硝性能研究

以钒磷氧化物(VPO)为活性组分,TiO_(2)为载体,通过改变制备条件,制备具有不同表面酸性位特性的钒磷氧催化剂VPO/TiO_(2),并对其低温脱硝活性和表面酸性进行了研究。结果表明,当HCl/V摩尔比为3、V/P摩尔比为5、VPO煅烧温度为450℃时,制得的VPO/TiO_(2)催化剂表现出优异的脱硝活性,200℃时脱硝效率接近100%。VPO/TiO_(2)催化剂主要活性晶相为(VO)2P_(2)O_(7)、V_(2)O_(5)和VOPO_(4)。催化剂表面具有大量的酸性位点,通过数据拟合建立了脱硝活性与表面酸量间的相关性,结果表明所有VPO/TiO_(2)催化剂的低温脱硝活性均与弱Lewis酸含量呈正相关(相关系数>0.9)。此外,对脱硝机理进行研究表明,NH3以配位态NH_(3)或NH_(4)^(+)吸附于VPO/TiO_(2)表面,并参与后续选择性催化还原(SCR)反应,反应过程中NO被氧化成NO_(2)或单齿硝酸盐后最终被还原。在VPO/TiO_(2)催化剂的SCR反应过程中Eley-Rideal机理和Langmuir-Hinshelwood机理并存。

Ce联合Nb/Co改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR性能及脱硝机理研究

白云鄂博稀土尾矿含有Fe、Ce等利于催化脱硝的活性元素,作为天然矿物对环境友好且成本低,是作脱硝催化剂的天然原料,但稀土尾矿催化剂温度窗口较窄(350~450℃)。为拓宽稀土尾矿催化剂的温度窗口,用Ce、Nb、Co改性稀土尾矿,采用水热法制备了一系列Ce-M(Nb,Co)改性稀土尾矿催化剂,探究元素比例及元素种类对脱硝性能的影响。通过BET、XRD、XPS、H_(2)-TPR和NH_(3)-TPD对改性稀土尾矿进行表征分析,并利用原位红外技术对Ce-Co改性稀土尾矿的NH_(3)-SCR机理进行了探究。结果显示,Ce-Nb(2:1)改性稀土尾矿在300~400℃脱硝效率最高为85%,Ce-Co(2:1)改性稀土尾矿在250~400℃脱硝效率能够达到90%。Nb和Co的加入提高了催化剂表面CeCO_(3)F的分散度,暴露更多活性吸附位点。同时,元素之间的相互作用促进了电子的转移,Nb^(5+)的形成阻碍了Ce^(4+)的还原,调节了氧化还原性能,使得Ce-Nb改性稀土尾矿具有优异的N_(2)选择性。而Co的加入提高了催化剂氧化还原能力,使得Co^(3+)增加,进而提高BrΦnsted酸性位的吸附强度,NH^(4+)及Co^(3+)-NH_(2)能够首先与NO反应,形成NH_(3)HNO及NH_(2)NO等中间产物,催化剂表面NH_(3)-SCR同时遵循E-R机理和L-H机理,E-R机理占主导。

先进再燃添加剂脱硝增效机理及其研究进展

先进再燃是在再燃基础上将氨基助剂喷入富燃料再燃区的一种脱硝技术,可实现85%以上的脱硝效率,而成本不到选择性催化还原技术的1/2,具有很好的技术优势。加入添加剂可以较大幅度地提高先进再燃脱硝效率,介绍了碱金属盐、含铁化合物、含氧有机化合物、醋酸盐4类先进再燃添加剂;分析了其脱硝增效机理并比较了不同添加剂的脱硝效果,可为先进再燃脱硝技术的试验研究和实际应用提供参考。

柳钢烧结烟气氨法脱硫体系脱硝机理

为了揭示氨法脱硫体系中的脱硝行为,以柳钢265m^2烧结机和360m^2烧结机为研究对象,测定并评估柳钢烧结烟气氨法脱硫系统的脱硝效率,并对吸收液进行检测,分析脱硝产物的走向。结果表明,烧结烟气中NOx主要以NO的形式存在,烧结烟气氨法脱硫体系具有一定的脱硝能力,平均脱硫率为94.30%,平均脱硝率为24.37%。在氨法脱硫体系下,主要脱硝反应为NOx被（NH4）2SO3还原为N2,其次是NOx被吸收液吸收转化为NO3^-。由于NO分子的极性很弱,难溶于水,将NO转化为易溶于水的NO2是提高氨法脱硫体系脱硝率的关键。

低温NH_3-SCR脱硝催化剂研究进展

低温NH3-SCR脱除NOx是一种有潜力的烟气脱硝技术。综述了低温NH3-SCR脱硝催化剂的研究现状,重点介绍了锰基催化剂、钒基催化剂,以及其他金属氧化物基催化剂的研究状况,阐述了制备方法、催化剂载体,以及以不同金属改性对催化剂脱硝活性的影响。其中具备高比表面积、良好非晶态结构的低温NH3-SCR催化剂都有良好的低温脱硝活性。以CeO2改性锰(MnOx)基催化剂为例,探讨了低温NH3-SCR脱硝催化剂的脱硝机理。反应气体(NH3、NO和O2)在催化剂表面的吸附在低温NH3-SCR脱除NOx中发挥了重要作用。CeO2改性锰基催化剂催化NH3-SCR反应过程中涉及ER机理和LH机理,并且NH2与气态NO发生反应生成亚硝胺(NH2NO),进一步分解为N2和H2O是关键步骤。就燃煤烟气中水蒸气(H2O)和SO2在低温条件下对低温NH3-SCR脱硝催化剂的失活机制进行了阐述。烟气中的水蒸气与反应气体的竞争性吸附能够导致催化剂脱硝活性的降低。水蒸气(H2O)和SO2共同存在对低温NH3-SCR催化剂脱硝活性的影响表现为两者共同作用。烟气中水和SO2存在时生成的硫酸盐沉积在催化剂表面,并导致催化剂失活。

低温SCR脱硝催化剂综述

目前氮氧化物(NOx)的污染越来越严重,低温选择性催化还原法(SCR)脱硝催化技术作为新型的、具有潜力的烟气脱硝技术,备受人们关注。综述了低温SCR脱硝催化剂的的研究现状,着重介绍了锰基催化剂、钒基催化剂以及其他金属氧化物催化剂的研究进展,阐述了不同种类的催化剂制备方法、载体,以及使用不同种类的金属氧化物活性组分对催化剂活性和脱硝效率的影响,探讨了低温SCR催化剂的脱硝机理,同时介绍了烟气中水蒸气和SO2对催化过程的影响。

大气压介质阻挡放电及协同催化剂脱硝研究进展

受绿色生态和可持续发展战略理念的驱动,废气排放对环境造成的危害备受关注。NO_(x)作为废气的主要污染物之一,是废气污染物控制的重点与难点。基于此,本文介绍了传统后处理脱硝技术的优缺点及应用现状,回顾了介质阻挡放电(DBD)基础研究,分析了DBD脱硝性能,重点阐述了DBD协同催化剂脱硝及脱硝机理。分析指出:①DBD驱动电源与反应器结构是制约脱硝性能的关键因素;②单独DBD技术脱硝性能较差,而DBD协同催化填充床技术展现出优异的脱硝性能和较高的N_(2)选择性;③等离子体协同催化脱硝机理研究主要包括等离子体特征参数诊断、流体模型验证、等离子体传播机制分析以及原位表征,而在等离子体催化理论计算方面的研究较为缺乏。因此,未来DBD协同催化脱硝技术应立足如下几个方面发展:研发高功率、低能耗电源,提升废气NO_(x)处理量;优化反应器结构,提升脱硝的效率与选择性;设计与构筑适宜于DBD环境的脱硝催化剂;深入全面分析DBD协同催化剂脱硝机理。

过渡金属型锰基低温NH3-SCR脱硝催化剂研究综述

综述了一元至多元过渡金属与锰的复合氧化物和负载型过渡金属与锰基催化剂的低温脱硝性能,着重阐述了在不同活性组分下,制备出不同结构的过渡金属催化剂对脱硝活性的影响。分析总结了过渡金属催化剂在低温NH3-SCR中的反应机理及其抗水抗硫性能,最后,针对过渡金属催化剂存在的问题,展望了该领域未来可能的发展方向和研究热点。

双金属有机骨架Cu_(1/6)-MOF-5的制备及其低温CO-SCR脱硝性能

低温催化剂是CO选择性催化还原(CO-SCR)的关键。本文通过一步溶剂热法成功合成Cu_(1/6)-MOF-5催化剂,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)对催化剂的结构进行表征。结果表明:掺杂的Cu元素具有Cu^(+)、Cu^(2+)两种价态,且部分取代了MOF-5中的Zn位形成双金属有机骨架Cu_(1/6)-MOF-5。同时,Cu的掺杂增加了氧空位的浓度,从而使得催化剂拥有更高的催化活性,Cu_(1/6)-MOF-5的脱硝率在160℃时达到89%,在200℃时达到95%,分别比相应温度下MOF-5的脱硝率高57%和25%;即使在含硫环境中,其在200℃时的脱硝率仍大于87%。

不同烟气条件对活性焦脱硝性能的影响研究

结合活性焦低温脱硝机理,研究不同烟气条件对活性焦脱硝影响,可获得活性焦脱硝率提升方法与低温脱硝途径,对现有活性焦联合脱除技术的应用及推动我国烟气污染物减排均具有重要的意义。为研究不同烟气成分在110℃~125℃对活性焦脱硝影响,在固定床试验系统上研究不同的反应温度、NO浓度、氧气含量、水蒸气含量、空速对活性焦反应脱硝率的影响。研究结果表明,110℃~125℃范围内,反应温度越低则活性焦脱硝率越高,110℃时脱硝率最高为43.1%;NO初始浓度越高,活性焦脱硝率越高,但脱除后NO浓度相应也更高;氧气浓度由4%增加到8%时,脱硝率增加较为明显,其值从38.6%增至43.0%,而氧气浓度继续增加则脱硝率变化不大;水蒸气对活性焦脱硝反应有抑制作用,水蒸气含量为4%时其脱硝率最高达到43.8%,水蒸气含量为10%时其脱硝率下降至40.2%;随着水蒸气含量增加,反应后活性焦的耐磨、抗压强度大幅下降;空速由300 h^(-1)增加到600 h^(-1)时,脱硝率由43.5%大幅下降至32.7%。

对SCR脱硝设备运行的探讨

讨论燃煤过程中低NOx燃烧技术、NOx的形成机理和现有的主要的脱硝技术。工厂的选择性的催化还原技术(SRC)脱硝系统的投入运营后的实际运行情况,分析常见的由于设备、系统操作、维护等造成系统运行的可靠性、安全性和经济性差的问题,并提出相应的处理措施即系统运行的维护技术,尤其是在系统运行中催化剂的失活及再生的研究与应用,对SCR系统在工业中的推广应用具有较强现实指导意义。

MnOx/WO3/TiO2低温选择性催化还原NOx机理的原位红外研究

浸渍法制备15%MnO_x/5%WO_3/TiO_2低温脱硝催化剂,利用原位傅里叶变换红外(in situ FT-IR)设计包括多种吸附反应以及不同预处理方式的微观暂态试验与微观稳态试验,研究其NH3-SCR脱硝反应机理,并推测反应路径。结果表明,催化剂的NH_3-SCR反应主要以Eley-Rideal机理方式进行,仅在一定温度条件下可以看到Langmuir-Hinshclwood反应路径。催化剂表面Lewis酸位的NH_3吸附是还原剂的主要来源,Br?nsted酸位吸附的NH_4^+随温度上升参与反应的比例略有提高。NH3的吸附活化是整个反应的控制步骤,吸附态NH_3更易与NO_2发生反应,NO与催化剂表面的相互作用明显弱于NO_2。NO会在催化剂表面氧化活性中心形成大量双齿配位型硝酸盐,阻碍NH_3的吸附和活化,O_2存在条件下促进NH_3-SCR反应进行,阻止NO在催化剂表面形成双齿硝酸盐。NO与NH_3在催化剂表面存在吸附竞争,NO的吸附作用强于NH_3,温度达到100℃后吸附的NH_3方可大量活化并与NO_x发生进一步反应。

物理机械法制备CeO2-Fe2O3超细粉体及其低温SCR性能研究

利用微波-超声波-高能球磨的协同作用制备CeO2-Fe2O3超细粉体催化剂,通过X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、脱硝活性测试等手段对该催化剂进行表征,得出最佳实验条件,并探究了该催化剂的低温NH3-SCR脱硝机理。结果表明:微波-超声波协同作用有利于提高CeO2-Fe2O3超细粉体的分散度,高能球磨则增大了粉体的比表面积。当Fe/Ce摩尔比为4∶1时,CeO2-Fe2O3超细粉体的表面性质及催化活性均最佳。经活性Al2O3负载后,CeO2-Fe2O3超细粉体的最佳脱硝温度向低温窗口移动,脱硝活性提高14.4%。催化剂表面发生的NH3-SCR反应过程主要遵循Eley-Rideal(E-R)机理,NH3为主要的表面吸附物质,NO以气态形式直接参与反应,最终生成N2和H2O,实现氮氧化物的去除。