Mn基低温SCR催化剂抗中毒研究进展

选择性催化还原技术是目前成熟可靠的脱硝技术,广泛应用于固定源氮氧化物的脱除。商用钒钛催化剂的温度窗口窄且高,为了满足非电力行业更低温度窗口的脱硝需求,低温NH_(3)-SCR备受关注。近年来,Mn基催化剂因其良好的低温活性被认为是最具有前景的低温SCR催化剂。详细讨论不同种类锰基催化剂的性能研究以及锰基催化剂抗硫、抗水、抗碱金属/碱土金属(K、Na、Ca、Mg)和重金属(As、Zn、Pb)中毒的机理和改性方法,针对不同的抗中毒研究和改性方法进行了分析和总结,获得结论如下:①传统非负载型Mn基催化剂最佳制备方法为共沉淀法,脱硝效率达100%;微生物处理法是新型绿色合成方法,经济环保性高,为绿色合成Mn基催化剂提供了可行路径;②掺杂Ce、Fe、Cu、Ni、Ho、Nd、Zr、Co和Eu等元素能够有效提高Mn基催化剂的脱硝活性和抗中毒性能;可考虑将其作为“核-壳”结构的“壳”材料,提高Mn基催化剂的抗中毒性能;③特定孔径的分子筛是解决催化剂硫中毒的理想材料,但目前传质阻力的问题尚未解决,还需进一步优化分子筛的制备方法和工艺;④Mn基催化剂的抗碱金属中毒集中于掺杂改性研究,改性策略分为两大类:一是增加催化剂表面耐碱的酸性位点,二是直接抑制碱金属对Mn活性组分的影响;目前上述2种改性策略的缺陷在于改性催化剂长期运行脱硝的经济性不高,需考虑从根本上杜绝催化剂与碱金属的接触;⑤Mn基催化剂抗重金属中毒研究较少,建议开展低温段重金属迁移转化规律研究和Mn基催化剂改性的抗重金属中毒机理;⑥中毒后的催化剂对环境危害较大,中毒催化剂对环境危害评估和可再生利用的研究也有待进一步推进;⑦Mn催化剂不同类型中毒之间的协同效应还有待研究,以满足Mn基催化剂的实际应用需求。

Mn基低温SCR催化剂的抗H_2O、抗SO_2研究进展

Mn基催化剂因具备良好的催化性能而广泛应用于低温NH_3-SCR脱硝研究领域,然而烟气中存在的H_2O、SO_2会导致催化剂较严重地失活,故研究低温Mn基催化剂的抗H_2O、抗SO_2性能十分必要。本文主要阐释了H_2O、SO_2的作用机理,详细归纳了抗H_2O、抗SO_2效果较好的Fe、Ce、Sm、Sn等金属掺杂型、Mn-Ce/TiO_2等常规载体及Mn/Fe-Ti等复合载体构成的负载型、Fe_2O_3@MnO_x@CNTs等核壳结构型和Mn_xCo_(3-x)O_4纳米笼等规则结构型组成的特殊结构型Mn基催化剂,简要总结了各类催化剂的现阶段研究进展和局限,并提出各类型催化剂的未来可能研究方向为优化金属掺杂催化剂的制备方法或添加新型有效助剂,保证高抗性前提下进一步降低载体型催化剂的工作区间以及批量化制备特殊结构型催化剂。

Mn/TiO_(2)低温SCR催化剂钾中毒机理研究

Mn/TiO_(2)具有良好的低温NH3选择性催化还原NOx(SCR)的活性。烟气中存在的碱金属会从物理和化学上毒害催化剂导致Mn/TiO_(2)催化剂中毒失活。论文以暴露{101}面TiO_(2)为载体制备Mn/TiO_(2)催化剂,采用浸渍法制备K中毒催化剂,研究了Mn/TiO_(2)低温SCR催化剂钾中毒机理。实验发现,Mn/TiO_(2)催化剂脱硝效率随K中毒浓度增加而减少;新鲜Mn/TiO_(2)催化剂表面NH3-SCR反应由E-R和L-H机理共同控制;K吸附会导致催化剂比表面积降低,催化剂表面Mn4+、化学吸附氧比例降低,表面酸性位点数量减少,导致脱硝活性降低;同时K更易吸附在Mn顶位以及桥接O位附近,导致NO的吸附活化受到严重遏制,同时削弱NH3的吸附,使得L-H机理受到阻断,只能以E-R机理控制为主。

Mn基低温SCR脱硝催化剂的研究进展

催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,催化剂的低温活性主要受活性成分和载体的影响。Mn基脱硝催化剂已成为低温烟气脱硝领域的研究热点,其种类繁多,不同元素的掺杂和催化剂载体的选择对其脱硝活性和抗硫抗水性能影响较大。按催化剂载体的类型对Mn基低温脱硝催化剂进行综述,并展望了碳纳米管在用作Mn基低温脱硝催化剂载体的应用前景。

低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯研究

以氯代挥发性有机物(CVOCs)中的典型代表氯苯为研究对象,分别采用硝酸锰(MN)和乙酸锰(MA)为前体,通过浸渍法制备Mn基催化剂,考察了低温等离子体协同Mn基催化剂降解氯苯性能以及抑制反应副产物臭氧生成的影响。研究发现对于不同反应系统,提升电压可以提高氯苯降解效率;催化剂引入能够大幅度提高氯苯降解性能,与MnO_(x)(MN)/γ-Al_(2)O_(3)相比,MnO_(x)(MA)/γ-Al_(2)O_(3)引入对氯苯降解效果更好,对臭氧生成的抑制性能更高。利用N_(2)吸附-脱附、扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)等手段对反应前后催化剂进行表征分析,发现放电并未对催化剂的孔径及晶相结构产生影响;通过无机氯选择性和尾气质谱结果分析氯苯降解过程中氯元素变化;与MnO_(x)(MN)/γ-Al_(2)O_(3)催化剂相比,MnO_(x)(MA)/γ-Al_(2)O_(3)催化剂的比表面积相对较大,活性组分分散性更高、更均匀,从而导致反应系统内更多的臭氧在催化剂表面分解为活性氧原子,提高了氯苯的降解性能并抑制了反应系统内臭氧的生成。

Mn/Fe改性碳基催化剂低温脱硝特性

以椰壳活性炭为载体,以硝酸锰和硝酸铁为活性添加组分,采用硝酸氧化、等体积浸渍、中低温煅烧等相结合的方法,制备了Mn-Fe/HAC碳基催化剂。利用固定床脱硝实验台对碳基催化剂脱硝性能进行了评价,并结合傅里叶转换红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,FT-IR)、N;吸附-脱附、扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)-mapping和X-射线光电子能谱(X-ray photoelectron spectrometry,XPS)等表征结果,探讨了碳基催化剂脱硝及其抗硫抗水机理。结果表明,Mn改性可以显著提升碳基催化剂的脱硝效率,Mn和Fe共同改性在有效提高碳基催化剂脱硝效率的基础上,使得其脱硝窗口温度下移至120℃。Mn-Fe改性催化剂的最佳负载量为7%Mn和0.5%Fe,最佳煅烧为中温400℃氮气煅烧与低温200℃空气煅烧组合煅烧法。Fe添加有效促进了Mn在碳基催化剂表面的均匀分布,并显著提高了Mn;和表面吸附氧(O;)的含量。在6%O;以及无水和SO;条件下,7Mn0.5Fe/HAC催化剂在温度为120℃下的脱硝效率可达82.0%,而在140-240℃脱硝效率则基本稳定在95%。Mn和Fe复合改性碳基催化剂具有良好的抗硫抗水性能,在温度为180℃、含有100μL/L SO;和6%H;O的模拟烟气下,7Mn0.5Fe/HAC催化剂的脱硝效率可达85%以上。

蜂窝状Mn-Ce/TiO_2系低温SCR催化剂成型研究

考察了Mn-Ce/TiO2系蜂窝状低温SCR催化剂制备的成型助剂选择和工艺条件对蜂窝状催化剂脱硝活性的影响,并进行了脱硝催化剂成型结构、形状、微量元素配比等对烟气参数变化的适应性及其抗堵塞、腐蚀、磨损、中毒等性能的研究。

Mn_(15)Zr_(3)La_(10)/ZSM-5非贵金属催化剂的合成及其优异低温C_(3)H_(6)-SCR脱硝性能研究

与传统NH_(3)-SCR不同,C_(3)H_(6)-SCR由于较高的反应能垒在低温下(<300℃)通常表现出较差的脱硝性能。在模拟实际发动机稀燃条件下,采用浸渍法制备了一系列Mn_(x)Zr_(y)La_(z)/ZSM-5非贵金属催化剂,在C_(3)H_(6)-SCR中表现出优异的低温脱硝性能,其NO转化率在空速为30000 h^(-1)温度区间为190~270℃超过90%,最高NO转化率在250℃达到100%。实验结果表明,La引入明显地提高了催化剂的孔道直径(3.20→4.07 nm),显著提升了活性Mn物种的分散以及活性Mn物种的表面离子浓度,进而增加催化剂表面Lewis酸数量;此外,XPS结果表明,La的引入产生了更多的Mn^(4+)向Mn^(3+)的电子转移,在活性物种MnO_(x)上造成更多的晶格氧空位,这些提升可能是Mn_(15)Zr_(3)La_(10)/ZSM-5催化剂表现出优异低温活性的原因。我们希望这项研究能有助于揭示稀土金属La在低温C_(3)H_(6)-SCR中的影响,并有助于进一步合成高活性的非贵金属低温C_(3)H_(6)-SCR催化剂。

燃煤电厂低温蜂窝状Mn-Ce/TiO_2 SCR催化剂的实验研究

重点考察催化剂制备工艺以及不同添加剂对催化剂强度和抗水性能的影响。通过改进制备工艺参数及配方优化,催化剂轴向强度和径向强度分别达到4.9 MPa和1.1 MPa,超过现有商业SCR催化剂。活性测试表明,现有催化剂在120℃时的NO转化率最高达到97.53%,引入8%的水汽稳定后,NO转化率仍高达81%左右,具有较高的低温活性和抗水性。

低温Mn基脱硝催化剂抗水抗硫研究进展

氨选择性催化还原法(NH_(3)SCR)是目前最高效、最成熟的烟气脱硝技术。Mn基催化剂在选择性催化还原法(SCR)中展现出很高的低温活性,具有广阔的应用前景。但实际烟气中存在的H_(2)O和SO_(2)会引起Mn基催化剂的中毒失效,极大限制了其工业化应用。为了突破工业化应用瓶颈,分析了低温Mn基催化剂的H_(2)O和SO_(2)中毒机理,综述了其抗水抗硫研究进展。研究结论可为抗水抗硫低温Mn基催化剂的开发及应用提供理论基础。

NH3选择性催化还原NOx的Mn基催化剂研究进展

氨选择性催化还原技术是目前消除氮氧化物(NOx)的有效技术之一。鉴于传统的V2O5-WO3(MoO3)/TiO2工业催化剂存在低温NOx消除率过低的问题,开发具有良好低温NH3-SCR活性的Mn基催化剂成为了研究热点。通过文献分析,主要从单一MnOx、Mn基混合氧化物和负载型Mn基氧化物三方面阐述了Mn基催化剂的研究现状,并对Mn基催化剂的SCR活性、反应机理及抗H2O和SO2性能等方面进行了总结,最后提出了Mn基催化剂的研究方向。

低温钒基脱硝催化剂的研究进展

钒基催化剂在中高温环境下具有较好的脱硝活性,但是在工作环境温度低于200℃时,其脱硝活性很低,因此需要通过助剂掺杂、改变制备工艺对钒基催化剂在低温下的脱硝活性进行改善。本文从载体、助剂、制备方法三个方面进行详细分析,阐述了其各自对钒基催化剂在低温下实现高效率抗硫脱硝的机理及意义。最后指出目前钒基催化剂抗硫脱硝存在的问题,以及对下一步需要研究的方向进行总结。

低温SCR脱硝催化剂的研究进展

传统的SCR脱硝高温催化剂存在一定的缺陷,在行业应用中受到限制,开发低温催化剂是近年来的研究热点。文章综述了低温催化剂的研究现状,重点介绍了锰基催化剂、碳基催化剂的研究进展,并展望了过渡金属元素和稀土元素在提高催化剂综合性能方面的应用前景。

烟气NO_x低温选择性催化还原催化剂研究进展

催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,其催化性能直接关系到脱硝效果的好坏。近年来,由于低温选择性催化还原法具有良好的经济性,引起各国环保研究工作者的关注,成为近年SCR研究的热点。本文概述了贵金属、金属氧化物、分子筛和碳基材料催化剂的低温(低于250℃)选择性催化还原法脱除NOx研究进展。其中,以碳基材料为载体的催化剂显示出良好的低温选择性和稳定性,具有很好的应用前景。

关于低温SCR脱硝催化剂的研究进展

以往生产中使用的高温SCR脱硝催化剂有着太多的缺陷,对生产效率和安全性的提升都产生了一定的影响,因此,开发低温SCR脱硝催化剂已经成为了当前相关领域的研究重点。本文主要内容分析了低温SCR脱硝催化剂的研究进展,对各类低温SCR脱硝催化剂的使用现状进行了分析,希望能够为相关研究提供一定的参考价值。

低温脱硝催化剂研发现状

NO_(x)污染现已对大气环境和人类健康造成严重威胁,为减少NO_(x)排放,研发高性能低温脱销催化剂是关键。Mn基催化剂在低温条件下具有极好的脱硝能力。本文对于非负载型与负载型Mn基催化剂的研发进展进行了综述,其中不同载体和制备方法,对脱硝催化剂活性影响明显,以分子筛作为载体的Mn基催化剂表现出高转化率,以及高水热稳定性和对高空速的适应性,近年来成为最重要的SCR催化剂之一。

Mn/Fe负载活性炭低温脱硝协同脱汞实验研究

采用等体积浸渍法制备了Mn/Fe负载椰壳活性炭碳基催化剂Mn-Fe/HAC。在固定床实验台上研究了反应温度、体积空速(GHSV)和烟气组分(O_(2)、CO、SO_(2)和Hg^(0))对其脱硝脱汞性能的影响,并结合N_(2)吸附-脱附、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR、Hg-TPD以及瞬态反应测试,分析其脱硝脱汞机理。结果表明,Mn/Fe负载可以明显促进碳基催化剂低温脱硝活性,添加Fe可提高催化剂表面的酸性位点数量和还原能力,促进催化剂活性,进一步拓宽其脱硝温度窗口;7Mn0.5Fe/HAC催化剂在160−220℃下的脱硝效率可达95%,且在100−220℃下Mn和Fe负载碳基催化剂脱汞效率基本稳定在100%。7Mn0.5Fe/HAC催化剂脱硝效率随着GHSV增加而逐渐降低,而脱汞效率则保持稳定。无O_(2)条件下Mn/Fe催化剂脱硝效率较低(约为50%),而当烟气中O_(2)含量大于6%,其脱硝效率可稳定在95%以上。Hg^(0)浓度对Mn/Fe负载碳基催化剂脱硝性能影响不大,CO有一定抑制作用,而高浓度SO_(2)抑制作用较为显著。Mn和Fe共负载可提高抗硫性,在含150μL/L SO_(2)模拟烟气下,7Mn0.5Fe/HAC催化剂在180℃的脱硝效率仍可稳定在80%以上。Mn/Fe负载碳基催化剂脱硝遵循E-R机理,即NH3先吸附于活性位点,再与气态NO反应,最终将NO还原为N_(2);而脱汞遵循L-H机理,即Hg^(0)先吸附于活性位点,形成吸附态Hg^(0),然后与活性氧以及吸附态NO_(2)与SO_(2)反应分别生成HgO、Hg(NO_(3))_(2)和HgSO_(4)。

Fe-Mn/TiO_2低温选择催化还原NO_x

采用溶胶凝胶法制备Fe-Mn/TiO_2催化剂,考察Fe含量、水含量、空速、氧气浓度等条件对催化剂脱硝性能的影响.结果表明:Fe-Mn/TiO_2催化剂在100℃时,NO_x转化率达到90%;Fe/Ti摩尔比为0.2、煅烧温度500℃条件下制备的催化剂具有最高的脱硝活性,催化剂的活性温度窗口较宽,在80~375℃温度范围内转化率保持在80%以上;催化剂制备中所加H_2O含量8%时,催化剂活性最好;氧气浓度对NO_x去除率并无显著影响,只在较低温度阶段有所差别,即氧含量4%时低温100℃NO_x转化率达到80%;空速对催化剂脱硝率的影响主要在较低温度段(<100℃).

γ-Al_2O_3负载Mn基催化剂低温催化臭氧氧化NO

利用等体积浸渍法制备γ-Al_2O_3负载Mn基催化剂,考察了掺杂元素种类,掺杂元素与Mn元素摩尔比以及煅烧温度对NO低温(100℃)催化氧化活性的影响,并对催化剂在有SO_2或H_2O的烟气中的稳定性进行了探究。结果表明,掺杂元素为Ce,Ce/Mn=0.4,煅烧温度为500℃条件下制备的催化剂NO催化活性最佳,在NO体积浓度为500×10^(-6),臭氧浓度为20.9 mg·L^(-1),n(O_3)/n(NO)=0.2,反应温度为100℃,模拟烟气总流量为1.0 L·min^(-1),模拟烟气相对湿度为4%的条件下,NO的转化率最高可达70%。此外,还对催化剂在不同条件下的稳定性和活性恢复情况进行了探究。实验最终实现了在低O_3浓度条件下达到较高NO转化率的目的,为烟气脱硝提供了一种具有应用潜力的新技术。

Mn⁃Ce/TiO_(2)低温SCR催化剂成型过程添加剂的影响

催化剂成型过程中添加剂的种类和添加量对成型后催化剂的机械强度、成型效果和催化性能有很大影响.本文研究了Mn⁃Ce/TiO_(2)催化剂制备过程中添加剂对催化剂的低温脱硝性能和机械性能的影响.结果表明,添加10%的拟薄水铝石作为黏结剂,可使催化剂具有较强的机械强度;添加2.5%的活性炭作为造孔剂,可以有效改善催化剂的孔结构.催化剂成型后脱硝性能下降,反应温度为90℃和120℃时,催化剂的NO_(x)转化率分别下降了15%和30%左右,当温度到达150℃及以上时,催化剂成型前后的脱硝性能基本一致.最后,通过BET、FT⁃IR、NH3⁃TPD和H2⁃TPR表征分析原因:成型后催化剂比表面积和孔容下降,催化剂的表面酸性位点和氧化还原能力下降都会影响催化剂的脱硝性能,所以催化剂成型后低温活性变差.