废烟气脱硝催化剂中TiO_(2)资源化回收实验研究

采用高温碱浸和酸洗的方法对废选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂进行处理,研究碱浸和酸洗对催化剂各组分的浸出效果,考察温度对催化剂浸出行为的影响规律。结果表明,碱浸温度的提高促进V和W的浸出,210℃时V和W的浸出率分别为82.38%和74.92%。经高温碱浸和酸洗处理后,Al、Ca、Na等杂质的最高浸出率均可达98%以上,回收TiO_(2)的纯度较高,可用于生产新催化剂。高温碱浸会破坏催化剂的结构,有利于后续HCl处理对杂质的去除,除杂效果优于直接酸洗处理。高温碱浸过程中会生成Na_(2)TiO_(3),经HCl反应并水解后会形成新的TiO_(2)颗粒,形成更多的小孔,比表面积增大。

Ag_(2)O/TiO_(2)催化剂可见光催化脱硝性能

通过水热法制备锐钛矿TiO_(2)并与Ag_(2)O复合构建催化剂.利用BET,XRD,XPS等表征分析催化剂,并以NO为处理对象,探究反应条件对催化剂脱硝效率影响.结果表明,可见光下,当反应体系中NO浓度为23.6mg/m^(3)且氨气与氮气摩尔比为1:1时,Ag_(2)O/TiO_(2)(10%)的脱硝效率最佳达92.00%.进一步探究发现,改变反应体系中烟气湿度,脱硝效率基本不变.且同时存在CO_(2),SO_(2),NO等气体时,其脱硝效率可保持71.43%.表征结果显示与Ag_(2)O复合后比表面积增大,禁带宽度降低,PL谱峰强度降低,光电流密度提升.反应后的催化剂出现硝基非对称伸缩振动峰,因此推测,在反应进程中·O_(2)^(-),·OH,·O自由基作为氧化剂先将NO氧化为NO_(2),再进一步氧化为NO_(3)^(-),实现NO_(x)的脱除.当NH_(3)与NO_(2)的同时存在时,进一步将未完全反应的NO还原为N_(2),促进污染气体的转化,进一步提升脱硝效率.

La_(2)O_(3)修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能

采用稀土金属氧化物La_(2)O_(3)来修饰V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂,改善其低温催化性能。通过改变La_(2)O_(3)含量及焙烧温度,并借助XRD、BET、SEM、TEM、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR及XPS等表征手段,讨论了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂结构与NH_(3)-SCR低温性能之间的内在关联。结果发现,La_(2)V_(6)W_(5)/TiO_(2)催化剂活性最佳,以NO转化率90%为标准,其工作窗口温度范围下限低至160℃。La_(2)O_(3)的加入提升了催化剂中V^(4+)浓度,改善了氧化还原能力,同时使表面的氧空位吸附氧物种得到增加,进而提升了La_(2)O_(3)-V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂的低温脱硝性能。

煅烧气氛对高V_(2)O_(5)含量V_(2)O_(5)-MoO_(3)/TiO_(2)脱硝催化剂性能的影响

采用浸渍—煅烧法制备了高V_(2)O_(5)含量的V_(2)O_(5)-MoO_(3)/TiO_(2)脱硝催化剂,考察了煅烧气氛对催化剂性能的影响。结果表明:煅烧气氛对催化剂的化学组成影响不大;向煅烧气氛中引入O_(2)和H_(2)O可增大催化剂的比表面积和孔体积;N_(2)气氛下煅烧制备的催化剂,活性组分易团聚,导致还原性差,同时酸性和化学吸附氧含量最低,故其脱硝性能最差;催化剂的还原性、酸性、化学吸附氧含量随煅烧气氛中O_(2)含量增加而提高,脱硝性能也随之提高;于5%(φ)H_(2)O-空气气氛下煅烧制得的催化剂,在还原性、酸性和化学吸附氧含量的综合作用下,200~400℃的脱硝效率最高,N_(2)O生成量最少,同时SO_(2)转化为SO_(3)的转化率也最低。

NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿催化剂NH_(3)-SCR脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能研究

采用球磨、微波焙烧方法制备了不同质量分数NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿NH_(3)-SCR脱硝催化剂。通过BET、SEM-EDS、XRD、NH_(3)-TPD、H_(2)-TPR分析了催化剂脱硝活性及SO_(2)/H_(2)O耐受性能。结果表明:NH_(3)SO_(3)改性使催化剂脱硝活性得到了显著提高,10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂在300~350℃脱硝活性可达90%左右。SO_(2)/H_(2)O共同作用可将10%NH_(3)SO_(3)改性催化剂脱硝活性提高至97%,其促进作用保持了良好的稳定性,且具有可逆性。NH_(3)SO_(3)改性稀土尾矿后,催化剂比表面积、酸性位点及强度增加,表面活性物质分散度更高,弱化了尾矿矿物晶型,提高了催化剂吸附能力和氧化还原能力,从而提高催化脱硝活性,同时具备优良的SO_(2)/H_(2)O耐受性。

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。

VPO/TiO_(2)催化剂表面酸性位调控及低温NH_(3)-SCR脱硝性能研究

采用HCl调控负载型钒磷氧(VPO/TiO_(2))催化剂的表面酸性,用于研究VPO/TiO_(2)催化剂的NH_(3)-SCR脱硝性能.结果表明:在HCl/V物质的量比为3~5:1范围内,催化剂的脱硝活性最高,当反应温度达到200℃时脱硝效率接近100%.表征结果表明:HCl的添加能提高催化剂的结晶度,HCl的调控使得VPO/TiO_(2)催化剂的比表面积略有增加.同时,也使得VPO/TiO_(2)催化剂中活性组分V^(4+)的量从38%逐渐升高至46%,提高了催化剂的氧化还原性能.此外,不同HCl/V物质的量比的催化剂中化学吸附氧的相对含量随着HCl加入量的增加而提高.吡啶红外测试结果显示:HCl能影响催化剂酸性位点,HCl/V物质的量比=5的催化剂Lewis酸含量最高,总酸量为0.84×10^(-4)mol/g.数据拟合进一步表明,所有VPO/TiO_(2)催化剂的低温脱硝活性均与弱Lewis酸量呈正相关(相关系数>0.9),与活性测试相吻合.

载体酸洗对SCR脱硝催化剂性能影响研究

为实现废SCR催化剂中高含量TiO_(2)载体的绿色再利用,对碱浸渣体进行酸洗脱钠回收TiO_(2),后采用等体积共浸渍法制备V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2)催化剂。考察了H_(2)SO_(4)洗涤浓度、焙烧温度对再合成SCR催化剂脱硝活性和物化性质的影响。研究表明:H_(2)SO_(4)能够有效脱除浸出渣中残留的碱金属和碱土金属,同时含有的SO_(4)^(2-)离子可发挥改性作用,增加催化剂的Bronsted酸性位点量,提高氧化还原性。与废催化剂相比,优化工艺下制备的SCR催化剂比表面积、氧化还原性及表面酸性位点量得到提升,脱硝活性明显恢复且低温脱硝段接近于商业催化剂水平。

Ce改性Mn-Fe碳基催化剂低温脱硝性能及抗硫活性研究

以硝酸氧化处理后的椰壳活性炭为原料,负载硝酸锰、硝酸铁和硝酸铈等活性物质,经中低温煅烧制备Ce改性Mn-Fe碳基低温抗硫脱硝催化剂。利用固定床脱硝评价实验装置并结合BET、SEM-Mapping、XPS等表征方法研究其低温脱硝性能及抗硫活性。结果表明,Ce改性Mn-Fe碳基催化剂具有高比表面积,且表面Mn均匀分布,较高的Mn^(4+)、Ce^(3+)和表面吸附氧(O_(α))含量增强了碳基催化剂脱硝及抗硫性能。在130~220℃的脱硝效率高达99%以上;低SO_(2)浓度对催化剂脱硝性能基本无抑制作用,持续反应8 h脱硝效率仍高达88.78%。

焙烧温度对硫酸活化稀土尾矿成形催化剂脱硝性能的影响研究

以硫酸活化稀土尾矿催化剂粉末为原料,通过添加助剂和整体挤压的方式制备成形催化剂,对其进行XRD、BET、XPS、H_(2)-TPR表征分析,并在脱硝活性实验平台上测试催化脱硝反应活性和N_(2)选择性,确定了合适的催化剂焙烧制度。结果表明,350℃焙烧的条状催化剂具有最优催化脱硝活性和最大比表面积,其Fe2p轨道的XPS谱峰向高结合能方向偏移,Fe-Ce协同作用明显。以此焙烧温度可以制备出脱硝效率为81%且N_(2)选择性高的蜂窝状催化剂,其机械强度满足成形催化剂的国家标准。

黏结剂对硫酸活化稀土尾矿SCR脱硝催化剂成型性能的影响

以硫酸活化稀土尾矿催化剂粉末为基础添加黏结剂(田菁粉、羧甲基纤维素钠和瓜尔胶)制备成型催化剂,探究黏结剂种类及添加量对成型催化剂脱硝性能的影响。通过催化活性评价、抗压强度测试、BET、XRD、H_(2)-TPR等手段对成型催化剂进行表征。结果显示:催化剂粉末挤压成型后,比表面积由3.70m^(2)/g下降至1.22m^(2)/g,脱硝效率仅56%。添加2.5%瓜尔胶增强了稀土尾矿粉末颗粒之间的黏性,使催化剂能够顺利挤出,同时具有造孔效果,使催化剂的比表面积和氧化还原能力得到大幅提升。在5%聚乙二醇和2.5%瓜尔胶的共同作用下,成型的硫酸活化稀土尾矿催化剂脱硝效率可达91.6%,并具有良好的N_(2)选择性,真正实现了稀土尾矿的资源化利用。

低温烟气脱硝催化剂研究进展

在燃煤、水泥以及垃圾焚烧处理厂等工况中,烟气中含有的水汽和SO_(2)在低温条件下极易使催化剂中毒失活。因此如何解决低温抗水汽及SO_(2)中毒成为一个亟待解决的关键技术难题。首先分析了NH_(3)-SCR脱硝催化剂在工业低温环境中所面临的技术难点,包括水汽中毒和SO_(2)中毒的机制,然后详细阐述了近年来提高催化剂抗水抗硫性能的研究策略。包括设计疏水涂层,利用元素协同作用改善催化剂表面电子结构等,以抑制SO_(2)的吸附和氧化;设计酸性位点和氧化还原活性位点,以促进硫酸氢铵盐分解;添加牺牲剂,以提高催化剂的稳定性。最后,对提高抗中毒策略进行了总结与展望,旨在为低温高效、抗中毒能力强、使用寿命长的低温烟气脱硝催化剂设计与制备提供启示。

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。

烟气脱硝催化剂的研究

文章探讨了烟气脱硝催化剂的性能优化及其抗SO_(2)中毒能力。通过构建微反固定床反应系统,对催化剂进行精确的反应评价,并利用先进的烟气分析仪对反应后气体成分进行细致分析。研究聚焦于Cu、Ce物种的引入对催化剂脱硝效果的影响,发现其不仅显著提升了脱硝反应的效率,还增强了催化剂在SO_(2)负载条件下的稳定性,有效抵抗了SO_(2)中毒现象。本研究为开发可靠的烟气脱硝催化剂提供了理论指导,对推动烟气脱硝技术的进步具有重要意义。

SCR脱硝催化剂的失活、再生及资源化利用研究

本文对无法再生废弃脱硝催化剂的资源化利用进行了简要论述,介绍了煤电、船用钒钨钛(V_(2)O_(5)-WO_(3)/TiO_(2))体系脱硝催化剂的主要失活机理,简述了当前工业上适用于蜂窝式钒钨钛体系脱硝催化剂的再生技术,如物理清洗、化学清洗、SO_(2)酸化热再生、热(还原)再生及活性组分补充等,并结合具体文献案例对不同失活情况适用的再生技术进行了分析总结。期望能够给SCR脱硝催化剂的寿命全周期管理提供参考。

H_(2)-SCR改性铂系催化剂低温脱硝的应用及性能强化挑战

氮氧化物(NOx)的排放严重危害了生态环境和人类健康,其主要来源有固定源烟气排放和移动源尾气排放。近年来,利用氢气选择性催化还原(H_(2)-SCR)改性铂系催化剂控制移动源NOx的相关研究引起了广泛的关注,由于不同的改性方法可以促进铂与载体之间的电子迁移,从而形成双功能反应机制酸位点,因而通过深入认识铂系H_(2)-SCR催化剂的NOx催化反应机制并获得良好的改性方法对于开发高效移动源脱硝催化剂具有深远的意义。本文综述了铂系H_(2)-SCR脱硝催化剂的种类,阐述了其表面的H_(2)/NO吸附机制、NO氧化还原机制和双功能反应机制,总结了提高铂系H_(2)-SCR催化剂的稳定性、抗硫性和选择性的强化方法。进一步阐述了金属氧化物和分子筛负载型铂系H_(2)-SCR催化剂可变的多价态,电子迁移能力,NO、H_(2)和O2在催化剂表面的反应机理,并对铂负载减量化降低成本的相关研究进行了展望。

锰铈钛纳米管复合催化剂低温SCR活性和抗SO2性能研究

本文采用溶胶凝胶法水热法相结合的方法制备TiO2纳米管(TiNTs)为载体MnOx-CeO2为活性组分的MnOx-CeO2/TiNTs催化剂(记作MnCe/TiNTs)用于NH3-SCR反应。结果表明,水热温度为150℃、水热时间为24 h是MnCe/TiNTs催化剂水热阶段的最佳工况。MnCe/TiNTs催化剂具有优异的低温活性和较宽的温度窗口,在150~350℃范围内NO脱除效率达95%以上。一方面,归因于TiNTs的大比表面积能促进催化剂活性组分在其内外壁面高度分散,提高催化剂氧化还原能力;另一方面,TiNTs的量子尺寸效应能使催化剂活性组分中更多原子由晶相内部暴露于表面,增加催化剂表面活性位点;此外,TiNTs的毛细作用能使反应物分子进入其管道内部,增强催化剂对反应物的捕获能力,促进NH3-SCR反应。

MoO_(3)用量对5%TiO_(2)-nMoO_(3)催化剂加氢脱硫性能的影响

采用熔融盐焙烧法和浸渍法制备了不同MoO_(3)用量的5%TiO_(2)-nMoO_(3)催化剂,在自制高压微反装置上以二苯并噻吩/环己烷溶液为模型反应物评价了催化剂的加氢脱硫活性。采用XRD,BET,H_(2)-TPR,NH 3-TPD等手段对催化剂试样的物相结构、比表面积、还原性能、表面酸性等进行表征分析。结果表明,在反应压力4.0 MPa、液时空速10 h^(-1)、氢油体积比600∶1的条件下,增大MoO_(3)用量,加氢脱硫活性先增大后降低,当MoO_(3)用量为15%时,在280℃、300℃、320℃下,对二苯并噻吩的加氢脱硫转化率最大能够达到30.08%、95.35%、97.42%。5%TiO_(2)-nMoO_(3)催化剂的二苯并噻吩脱硫反应主要以直接脱硫途径进行。

蜂窝状V_2O_5-WO_3/TiO_2催化剂脱硝性能研究

实验室制备了蜂窝状V2O5-WO3／TiO2的脱硝催化剂，通过BET、XRD、SEM等方法对微观结构进行表征。在自制SCR活性试验台上测试各种运行工况（温度、空速比等）和烟气组成（[NH3]／[NO]、水蒸气等）对催化剂的脱硝活性、选择性、SO，的氧化率和氨逃逸量的影响。研究结果表明，自制蜂窝状催化剂在空速比小于3500h^-1、NH3／NO在0．9-1．0、温度320-420℃范围内的NO脱除率较高、SO2氧化率和氨逃逸量较低，基本达到工业应用的要求；低含量（低于2％）水蒸气可以提高高温段NO脱除率，而高含量的水蒸气对催化剂NO脱除具有明显的抑制作用，但水蒸气的加入会使NO脱除温度范围拓宽；由于催化剂自身含有较多的硫酸盐，未观察到SO2对脱硝反应有促进作用。

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。