天然锰矿及其负载金属氧化物的NH3-SCR性能研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fuzi001
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随着NOx排放量的与日俱增,大气污染日益严重,且近年来国家对NOx的排放标准越来越严格,在传统的V2O5-WO3(MoO3)/TiO2催化剂不能满足烟气低温排放的情况下,寻求低温、高效、绿色的新型选择性催化还原脱硝(NH3-SCR)催化剂,成为国内外学者关注的热点。Mn基催化剂由于其良好的低温脱硝性能而受到越来越多的关注,而本文以天然锰氧化物矿物为主,负载过渡金属氧化物(TiO2,CeO2,Fe2O3)制备新型SCR催化剂。并利用XRD、BET、XPS、H2-TPR、NH3-TPD、SEM及TEM等表征手段探究天然锰矿及各复合催化剂的矿物组成及其形貌形态特征。通过实验研究了不同因素(煅烧温度、活性组分比例、H2O和SO2、NH3/NO比、制备方法)对催化剂低温选择性催化还原NO的影响。得出以下结论:(1)采自安徽省青阳县的天然锰矿在模拟无水无硫的烟气环境下,具有良好的低温脱硝性能。在250℃反应温度下NO转化率达92.3%,温度窗口在150-300℃之间时,NO转化率均在85%以上,且尾气的N2选择性高达99%。但其抗水抗硫性能较差,低浓度SO2(0.01%,0.02%)对催化剂的钝化作用是可逆的,但高浓度SO2(0.03%)会使催化剂中毒失活且不可逆。(2)通过溶胶-凝胶法制备青阳锰矿负载TiO2复合催化剂,当向系统中单独通入10%水蒸气时,催化剂的NO去除率未受影响;但SO2对催化剂的毒性仍然较大。(3)通过浸渍法制备青阳锰矿负载CeO2复合催化剂,其低温脱硝性能得到较大提升,当反应温度在100℃与250℃时,NO转化率分别可达72.7%及95.7%,但其抗水抗硫性能较差。(4)通过室温固相研磨法制备青阳锰矿负载α-Fe2O3复合催化剂,其低温脱硝活性得到提升;且向体系中单独添加H2O(10%)或低浓度SO2(0.01%)时,对催化剂活性几乎无影响,但高浓度SO2(0.03%)对催化剂活性影响仍然较大。(5)在CeO2/NMO催化剂的基础上添加助剂γ-Fe2O3,所制备的复合催化剂在反应温度窗口为150-250℃下的NO转化率均在90%以上,同时具有良好的抗水抗硫及抗碱金属中毒性能。且中毒后催化剂经超声水洗后,在120-250oC反应温度范围内对NO的去除率能达到80%以上,具有良好的再生性能。
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