CuCe-SAPO-34选择性催化丙烯还原柴油车尾气氮氧化物

采用等体积浸渍法制备Cu Ce-SAPO-44分子筛催化剂,用于选择性催化丙烯还原柴油车尾气氮氧化物(C3H_(6)-SCR)。采用X射线衍射(XRD)、N_(2)吸附-脱附、紫外可见光谱(UV-Vis)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)和NH3程序升温脱附(NH3-TPD)等方法对催化剂的物理化学性质进行表征。研究表明,引入的铈与铜物种之间存在相互作用,有利于生成更多的孤立Cu^(2+)物种,提高了分子筛催化剂的低温氧化还原性能,从而提高了Cu CeSAPO-34的低温脱硝活性。同时,双金属分子筛骨架上具有丰富的Lewis酸性位,有助于C3H_(6)和NO_(x)的吸附和活化。当Cu∶Ce=4∶2时,Cu Ce-SAPO-34催化剂具有最佳的脱硝性能,在含有10%O_(2)和5%H_(2)O的柴油车尾气氛围中,在250℃最高能实现90%以上的脱硝效率。

低SO_(2)氧化率钒钛基选择性催化还原脱硝催化剂研究进展

选择性催化还原(SCR)脱硝技术是目前烟气氮氧化物控制最主流的技术。商用SCR催化剂主要由V 2O 5-WO_(3)(MoO_(3))/TiO_(2)组成,其中V 2 O 5不仅对烟气中的氮氧化物有催化还原作用,同时也能促进SO_(2)的氧化,导致硫酸铵盐的生成,进而造成催化剂孔道堵塞,活性位点减少,使催化剂活性降低,脱硝效率下降。基于此,主要探讨了钒钛基SCR催化剂对SO_(2)的氧化机理及其研究进展,总结了国内外降低钒钛基SCR催化剂SO_(2)氧化率的一些主要措施,并对此进行了分析和讨论。

In/H-SSZ-13催化剂用于甲烷选择性催化还原NO_(x)反应的研究

采用浸渍法制备了不同比例In改性的In/H-SSZ-13催化剂.通过催化剂活性评价系统研究了In改性比例对In/H-SSZ-13催化剂NO_(x)转化率的影响,并采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和X射线光电子能谱(XPS)等表征技术对In/H-SSZ-13催化剂的物理化学特性进行了深入分析.研究结果表明,添加In能够明显提高H-SSZ-13的CH_(4)-SCR反应催化活性,其中,15%In/H-SSZ-13催化剂的CH_(4)-SCR反应活性最佳,其最大NO_(x)转化率在550℃可达87.32%.尽管In比例的增加对H-SSZ-13的CHA结构没有明显影响,但催化剂表面的In_(2)O_(3)物种明显增加,并逐渐形成团簇.In在In/H-SSZ-13催化剂中以In O^(+)和In_(2)O_(3)两种赋形状态存在,In O^(+)是CH_(4)-SCR反应的主要活性中心,In_(2)O_(3)对NO_(x)转化没有明显作用,但在高温阶段会促进CH_(4)的氧化反应.

蛭石基FeCeO_(x)催化剂及CO选择性催化还原NO

以CO为还原剂去除NO的选择性催化还原(CO-SCR)技术受到了广泛关注。本文以天然矿物蛭石为载体,采用共沉淀辅助浸渍法(CP-IM)制备了蛭石负载的铁铈双金属氧化物(FeCe/VMT)用于CO-SCR脱硝反应。表征结果显示,相比传统的浸渍法(IM),共沉淀辅助浸渍制备的FeCe/VMT催化剂具有更大的比表面积(106.9m^(2)/g)和更多氧空位,可以提供更多的活性位点。共沉淀过程形成更多Fe^(3+),并促进了FeCe间的协同作用,有利于提高CO-SCR的催化活性和稳定性。性能测试表明,在300℃和50000h^(−1)的空速下,NO转化率可达100%,48h后NO转化率几乎无衰减。当温度降至250℃时,NO的转化率依然可以达到97%。同时,利用原位红外光谱和密度泛函理论计算技术,揭示了相应的催化反应机理,为制备大比表面积的负载型催化剂提供了一种方法。

选择性催化还原系统尿素分解研究进展

选择性催化还原(selective catalytic reduction,SCR)技术是降低柴油机氮氧化物(NO_(x))排放的有效手段,而在柴油机urea-SCR系统中,尿素分解在NO_(x)还原过程中起着重要作用。阐述了尿素分解的研究现状,重点讨论了副产物的反应路径和反应温度。分析了催化剂对尿素分解的催化作用,总结了减少沉积物的4种措施。提出了未来技术改进的3个方向:研究实际工况下的详细反应机理;使用详细分解机理进行数值模拟同时降低时间成本;使用催化剂提高中间体的反应速率。

铈基催化剂用于CO选择性催化还原NO_(x)的研究进展

CO选择性催化还原NO_(x)技术(CO-SCR)是利用烟气中CO作为还原剂,将NO_(x)还原为N_(2);与目前普遍应用的氨选择性催化脱硝(NH_(3)-SCR)相比,避免了氨还原剂的使用及逃逸等问题,且同时脱除CO和NO_(x)大气污染物,极具应用潜力。稀土金属铈氧化物因其优异的氧传递能力,可作为载体或助催化剂有效提高COSCR催化反应性能。本文系统比较以氧化铈(CeO_(2))作为载体和活性组分的两大类催化剂体系的CO-SCR脱硝性能,探讨烟气成分(O_(2)、SO_(2)和H_(2)O)对铈基催化剂CO-SCR活性的影响,揭示了催化剂的构效关系;并且归纳总结了铈基催化剂上CO-SCR可能的反应机理。可通过载体改性、活性金属掺杂、形貌调控、制备条件优化等手段,开发具有较宽反应温度区间及抗氧抗硫性能的铈基CO-SCR脱硝催化剂。

船舶尾气选择性催化还原脱硝中试平台的设计与应用

目前船舶尾气已成为我国除燃煤电厂、工业源和机动车之外的主要大气污染源,其污染防治也是全社会关注的热点。针对船舶尾气中的主要污染物氮氧化物(NO_(x)),设计了一套基于选择性催化还原方法的船舶柴油机尾气脱硝中试平台。该平台由船舶柴油机、催化剂模块、还原剂供给系统和尾气检测模块等四部分构成,可开展船舶柴油机不同工况下的排放特性测试、还原剂供给与混合和氮氧化物脱除等教学与探索性实验。该平台有助于船舶与海洋工程专业的学生在船舶大气污染减排的国家政策背景下,强化对船舶主推进动力装置、燃烧学、流体力学和环境催化等专业课的理解,掌握船舶尾气减排领域的系统设计与优化方法,培养其解决复杂工程问题的实践能力和创新意识。

Fe改性分子筛催化剂CH_(4)选择性催化还原N_(2)O

针对N_(2)O的CH_(4)选择性催化还原(CH_(4)-SCR),采用浸渍法制备了系列Fe改性分子筛(BEA、ZSM-5、SSZ-13)催化剂。实验结果表明:2%Fe-BEA(负载量2%(w))具有较高的催化活性,在进气(N_(2)O 40%(φ,下同),CH_(4)10%,N250%)总流量为50 mL/min、反应器气时空速为12000 h^(–1)的条件下,250℃时的N_(2)O转化率达99.5%,CH_(4)转化率达94.6%;反应器连续运行20 h,N_(2)O转化率基本保持不变,CH_(4)转化率仅略有下降。表征结果显示,2%Fe-BEA较高的催化活性与其易形成大量离子态Fe^(3+)活性物种密切相关,而2%Fe-SSZ-13更易形成大量FeOx物种,故在3种分子筛催化剂中催化活性最低。2%Fe-BEA上N_(2)O的CH_(4)-SCR遵循自由基反应机理,形成羟基自由基和甲氧基自由基,并可经进一步氧化,通过甲酸盐路径生成CO_(2)和H2O。

金属/分子筛催化剂上甲烷选择性催化还原氮氧化物研究进展

CH_(4)选择性催化还原氮氧化物(CH_(4)-SCR)是一种潜在的新型脱硝技术。综述了近10年来CH_(4)-SCR脱除NOx体系中不同金属/分子筛催化剂及反应机理方面的研究进展,包括对催化剂反应活性位点、关键活性中间体和反应动力学的新认识,以及分子筛类型、负载金属类型和反应条件等关键因素对CH_(4)-SCR催化性能的影响,并提出了金属/分子筛类催化剂用于CH_(4)-SCR反应的研究展望。

基于PSO优化的模糊控制器在选择性催化还原脱硝技术中的应用

工业领域常常会产生大量的NOx污染物,而选择性催化还原脱硝是一种常用于减少污染物排放的技术。该技术在应用过程中面临参数选择困难、稳定性差的问题,因此,需通过粒子群优化的模糊控制器来提高其性能。结果显示,仿真模型出口NOx浓度波动减少30%,氨气流量稳定,稳态与变负荷下控制效果更好,设定值与实际值偏差减少15%。该方法能提高脱硝效率,并能保持系统的稳定性。

选择性非催化还原脱硝氨逃逸及二次污染物排放

选择性非催化还原(SNCR)脱硝是利用还原剂NH_(3)将烟气中NO还原为N_(2)的NO_(x)净化技术,本文通过实验研究了温度对SNCR脱硝效率的影响,SNCR的反应温度窗口为950~1100℃,在温度为1050℃、NSR为1.5时达到最佳脱硝效率97%。模拟SNCR反应过程中氨逃逸及二次污染物排放情况,NO_(2)排放浓度随着NSR增加而降低,N_(2)O排放浓度和NH_(3)逃逸量随着NSR增加而增加。综合考虑经济、环保及脱硝效率等因素,选取NSR为1.5为宜。

煤粉工业锅炉的选择性非催化还原脱硝性能试验改进

采用选择性非催化还原(SNCR)脱硝须克服脱硝效率偏低和氨逃逸严重等现象,对其进行试验改进可提升多种类型锅炉的脱硝性能。基于煤粉工业锅炉SNCR试验系统,通过试验测量2种炉膛结构、不同容量的煤粉工业锅炉炉膛温度分布,从喷枪支数、温度和SNCR等方面阐述对脱硝性能的影响,对4个供热站的15台锅炉进行SNCR优化改造,增加喷枪开孔和电磁流量计并改造SNCR系统管路,进而对SNCR优化改造效果进行评估,从而研究单喷枪和多喷枪组合对选择性非催化还原(SNCR)脱硝性能的影响。结果发现:喷枪组合的脱硝效率一般优于单喷枪,主要取决于炉膛内温度分布,即需获得最佳脱硝反应温度和氨氮物质的量比及找到锅炉SNCR的最佳喷枪位置;当炉膛截面平均温度为800~900℃、氨氮比为1.5~2.0时,SNCR可达到较好的脱硝效率且氨逃逸较低;对供热站改造前后的脱硝反应剂用量进行分析,发现改造后的尿素用量比未改造前总体降低23.2%,液氧用量总体降低75.3%,即改造后的尿素用量和液氧用量均显著降低,说明供热站SNCR改造能够大幅降低煤粉锅炉的运行成本。

基于选择性催化还原法的火电厂烟气脱硝技术

为了降低火电厂烟气中的氮氧化物含量,减少环境污染,提出基于选择性催化还原法的火电厂烟气脱硝技术。首先,以TiO_(2)为催化剂,以氨水作为还原剂,设计选择性催化还原反应器。然后,在设计反应器时,为提高脱硝效率,提高烟气与还原剂的接触面积和混合均匀性,设置喷射混合器、气流控制装置。最后,启动脱硝过程,将还原剂喷射到烟气中,在催化剂的作用下将烟气中的NO_(x)转化为氮气和水蒸气,达到火电厂烟气脱硝目的。实验结果表明,在火电厂烟气脱硝中,选择性催化还原法的脱硝率更高,说明该方法具有可行性。

选择性非催化还原脱硝性能的实验模拟分析

选择性非催化还原(SNCR)脱硝是利用还原剂NH_(3)将烟气中NO还原为N2的NOx净化技术,对SNCR脱硝性能进行实验模拟研究。考察温度、初始NH_(3)和NO摩尔浓度比值(NSR)和O_(2)含量等影响因素对脱硝效率的影响。结果表明:在950~1100℃的温度范围内,SNCR可以取得50%以上的脱硝效率;脱硝效率随氧含量增加逐渐下降;随着初始NH_(3)和NO摩尔浓度比值(NSR)增加,脱硝效率先增加后趋于平缓,最佳NSR为1.5。综合考虑经济、环保及脱硝效率等因素,选取温度为950~1100℃、NSR为1.5、O_(2)含量为4.4%的条件时,能取得满意的脱硝效果。

铁基氨气选择性催化还原(NH3-SCR)催化剂性能的研究进展

氨气选择性催化还原(NH3-SCR)技术被广泛应用于净化废气中的NOx。介绍了多种以氧化铁作为主要活性成分的NH3-SCR催化剂的性能以及掺杂改性金属对氧化铁的低温活性的影响。阐述了金属氧化物、碳基材料、沸石等载体材料对反应催化活性的影响并对比了不同载体的特点。在研究铁基催化剂表面NH3-SCR反应和硫化中毒机理的基础上,对改良氧化铁催化剂以增强其抗硫能力的可行方案进行了探讨。

石墨烯基介孔锰铈氧化物催化剂:制备和低温催化还原NO

锰铈氧化物由于较强的氧化还原活性、优良的低温脱硝性能,已被广泛用于选择性催化还原(SCR)脱硝反应,但是锰铈氧化物存在活性组分易团聚、比表面积较低等问题,限制其催化剂活性的提高。本研究以介孔结构的石墨烯基SiO_(2)(G@SiO_(2))纳米材料为模板,采用水热法制备了系列石墨烯基介孔锰铈氧化物(G@MnO_(x)-CeO_(2))催化剂,并考察了该催化剂在低温下(100~300℃)的SCR脱硝性能。结果表明,与石墨烯基铈氧化物(G@CeO_(2))相比,G@MnO_(x)-CeO_(2)催化剂具有较高脱硝活性。当Mn、Ce与模板G@SiO_(2)质量比分别为0.35、0.90时,G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂的脱硝活性最佳,220℃下NO转化率达到最高(80%)。添加适量MnO_(x),提高了G@MnO_(x)-CeO_(2)催化剂的比表面积、孔容,降低了催化剂的结晶度;并且MnO_(x)-CeO_(2)以纳米尺度(2~3 nm)较为均匀地分散于石墨烯片层表面。此外,由于MnO_(x)与CeO_(2)之间存在协同作用,Mn原子可以部分替代Ce原子掺杂于CeO_(2)的晶体结构中形成MnO_(x)-CeO_(2)固溶体,使G@Mn(0.35)Ce(0.9)催化剂表面存在较高含量的高价态Mn^(3+)和Mn^(4+)、Ce^(4+)以及较高的化学吸附氧浓度,从而展现出较高的脱硝性能。该工作为MnO_(x)-CeO_(2)基催化剂在低温NH3-SCR中的实际应用提供了基础数据。

Cu/Hβ催化剂NH_(3)选择性催化还原NO性能研究

采用浸渍法制备了以Hβ分子筛为载体的负载氧化铜催化剂,考察了Cu负载量对催化剂NH3选择性催化还原NO反应(NH3-SCR)性能的影响,通过XRD、N2吸附-脱附、NH3-TPD、NO-TPD、H2-TPR、EDS和XPS等表征技术研究了催化剂的物理化学性质和SO_(2)存在条件下催化剂活性降低的原因。结果表明,反应气体不含SO_(2),Cu负载量为3%,即Cu(3)/Hβ催化剂有较高的反应活性,t95为169℃;反应气体含SO_(2),Cu负载量为2%时,即Cu(2)/Hβ催化剂的反应活性较好,t95为225℃。反应前后催化剂的分析结果表明,SO_(2)存在条件下催化剂活性降低的主要原因是在低温条件下,SO_(2)与NH3反应生成的硫铵盐覆盖了催化剂活性中心。

La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响

为了实现碳中和目标,降低内燃机碳排放,稀薄燃烧技术成为了当前重要的研究方向.该技术不仅能提高发动机燃油热效率,还能有效降低CO_(2)排放.但是稀薄燃烧往往会伴随着大量氮氧化物的产生,为了解决该问题,采用LNT-SCR耦合的NO_(x)净化技术,此时LNT的作用是将排气中部分NO_(x)转化为NH_(3),为下游的SCR提供还原剂.基于此,制备了LNT催化剂,研究催化剂对NO选择性生成NH_(3)的影响.采用溶胶-凝胶法制备了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)系列钙钛矿氧化物,并通过分步浸渍法得到了La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)负载型催化剂.利用XRD、H_(2)-TPR、NO-TPD等表征手段研究了钙钛矿氧化物的晶相结构,以及负载型催化剂的还原特性、NO_(x)吸附-脱附性能等物化性质,并且通过H_(2)选择性催化还原NO实验探究了催化剂掺杂Ce对NO转化成NH_(3)的影响.结果表明,Ce掺杂催化剂具有良好的NH_(3)产物选择性,并且显著提高了NO转化率.温度是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的决定性因素,而H_(2)和NO体积比是NO转化和NH_(3)产物选择性生成的关键性因素.其中,La_(0.95)Ce_(0.05)MnO_(3)-Ba/Al_(2)O_(3)在低温下催化活性表现最佳,在350℃、H_(2)和NO体积比为5.0时NH_(3)产物选择性为65%,NO转化率为100%.此外,所制备的La_(1-x)Ce_(x)MnO_(3)都形成了钙钛矿型结构,而且Ce掺杂催化剂的大部分Ce离子可以进入到LaMnO_(3)结构中.在催化剂适量掺杂Ce后,H_(2)消耗总面积增大、还原峰的峰值温度降低,表明掺杂Ce改善了催化剂的还原特性;同时NO吸附和脱附面积增大,表明Ce掺杂改变了催化剂的NO_(x)吸附-脱附性能.

Co(x)/ZRP催化剂的CH_(4)-SCR脱硝性能研究

为消除氮氧化物对人类健康和生态环境的危害,以甲烷为还原剂进行选择性催化脱硝(CH_(4)-SCR)得到了普遍的关注。研发高活性的CH_(4)-SCR脱硝催化剂成为该技术的研究重点。采用浸渍法制备了Co(x)/ZRP催化剂,考察了钴负载量对Co(x)/ZRP催化剂CH_(4)-SCR脱硝性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、H_(2)程序升温还原(H_(2)-TPR)、吡啶吸附红外光谱(Py-IR)、NH_(3)程序升温脱附(NH_(3)-TPD)和NO程序升温脱附(NO-TPD)等对Co(x)/ZRP催化剂的理化性质进行了表征,在常压固定床微型反应器上评价了Co(x)/ZRP催化剂的CH_(4)-SCR脱硝性能。结果表明:Co(x)/ZRP催化剂中钴物种为Co_(3)O_(4),钴负载量增加,Co_(3)O_(4)晶粒变大,催化剂的氧化还原能力和NO的吸脱附性能均得到改善。随着钴负载量的增加,Co(x)/ZRP催化剂的CH_(4)-SCR脱硝活性先增强后降低,与催化剂中的中强酸量在总酸中的变化规律基本一致。其中Co(20)/ZRP催化剂的中强酸量较多,CH_(4)-SCR脱硝性能较好,T_(m)为342℃,X_(No)^(max)为39.2%。催化剂表面的L酸位以及中强酸量对催化剂的CH_(4)-SCR催化脱硝活性具有重要作用。

SnO_(x)-CeO_(x)/沥青基球形活性炭催化剂选择性催化还原NO的脱硝性能

以高软化点石油沥青原料制备的沥青基球形活性炭(PSAC)为载体,采用浸渍法负载锡、铈氧化物制备SnO_(x)-CeO_(x)/PSAC系列催化剂,考察催化剂在低温下的脱硝性能,并采用N2吸附/脱附、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)等方法对催化剂进行表征。结果表明,在CeO_(x)/PSAC催化剂中添加SnO_(x)后催化剂的脱硝活性显著增加,但随着金属担载量(质量分数)增加,脱硝活性呈现先升高后降低的趋势,Sn、Ce担载量分别为5%和13%的SnO_(x)-CeO_(x)/PSAC(以Sn(5%)Ce(13%)/PSAC表示)催化剂具有最高的脱硝活性,在该催化剂条件下,100~300℃时可得到最高的NO转化率(98%)。添加SnO_(x)后,CeO_(2)在载体表面的分散性得到提高,由于Sn^(4+)替代Ce^(4+)掺杂于立方相CeO_(2)晶格中形成固溶体,因而催化剂的脱硝活性提高。此外,与单组分铈催化剂相比,Sn(5%)Ce(13%)/PSAC催化剂具有较好的抗SO_(2)毒化性能。