SCR脱硝催化剂V2O5-WO3/TiO2的性能及再生研究

摘要

火电厂燃煤烟气中的氮氧化物(NOx)是促使光化学烟雾和酸雨形成的主要污染物，对人体健康和环境造成极大的危害。目前国内外对于选择性催化还原(SCR)烟气脱硝技术的研究越来越成熟，已被认为是最有效的NOx减排技术，在火电行业得到广泛应用。由于催化剂在SCR系统的总费用占较大比例，因此催化剂是选择性催化还原的关键。
　　采用浸渍法制备V2O5-WO3/TiO2与V2O5-WO3/TiO2(P25)催化剂，并对样品进行场发射扫描电镜(FESEM)、能谱分析(EDS)、X射线衍射(XRD)、热重分析(TGA)和激光拉曼光谱表征，考察TiO2载体晶型、钒含量、SO2和活性测试时间等因素对NH3-SCR脱硝性能的影响。表征结果显示，锐钛矿TiO2载体制备的催化剂更利于SCR反应的发生。在NH3-SCR实验中，烟气在无SO2条件下，V2O5-WO3/TiO2(P25)催化剂活性不如V2O5-WO3/TiO2催化剂，V2O5-WO3/TiO2在V2O5负载量为3wt.％时脱硝性能最好。在0.08％SO2条件下，V2O5-WO3/TiO2(P25)的活性有较大提升，V2O5-WO3/TiO2的脱硝率在300℃、48h内能保持稳定，在94％左右。
　　为拓宽V2O5-WO3/TiO2的温度区间，掺杂SiO2对其改性，采用Sol-gel法制备TiO2-SiO2载体，浸渍法制备V2O5-WO3/TiO2-SiO2催化剂并对样品进行低温N2吸附、FESEM、EDS、XRD、TGA和激光拉曼光谱表征，考察反应温度、SiO2掺杂量、焙烧温度、空速和活性测试时间等因素对NH3-SCR脱硝性能的影响。表征结果显示，V2O5-WO3/TiO2-SiO2更利于SCR反应的发生。在NH3-SCR实验中，发现V2O5-WO3/TiO2-SiO2的最佳制备条件为:TiO2/SiO2=2，焙烧温度为400℃。空速对V2O5-WO3/TiO2-SiO2的脱硝性能影响不大，在空速为20000h-1，反应温度为300℃时，催化剂在48h内也能保持99％的脱硝效率。
　　此外，为研究V2O5-WO3/TiO2的抗毒性及再生方法，将催化剂浸渍不同浓度的KNO3溶液强制中毒失活，运用水洗、水洗酸洗和水洗酸洗加钒方法再生，并对中毒及再生样品进行FESEM、EDS、XRD、和激光拉曼光谱表征，考察钾盐浓度、再生方法和活性测试时间等因素对脱硝性能的影响。表征结果显示，钾盐中毒及再生催化剂的表面形貌和晶型变化不大，但是经水洗、酸洗和加钒过程能将K除去。在NH3-SCR实验中，发现钾盐溶液浓度越高，催化剂中毒越强;再生方法效果为水洗酸洗加钒＞水洗酸洗＞水洗，水洗酸洗加钒方法能使中毒催化剂恢复活性，并且在350℃、48h内也能保持稳定的脱硝性能。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 氮氧化物的来源及危害

1．2 选择性催化还原(SCR)

1．3 SCR脱硝催化剂

1．3．1 贵金属催化剂

1．3．2 分子筛催化剂

1．3．3 金属氧化物催化剂

1．4 SCR脱硝催化剂失活及再生

1．4．1 堵塞失活及再生

1．4．2 中毒失活及再生

1．4．3 热烧结和水热失活

1．5 研究意义和研究内容

1．5．1 课题的提出

1．5．2 研究目标

1．5．3 研究内容

1．5．4 技术路线

第二章 V2O5-WO3／TiO2催化剂制备及性能研究

2．1 实验材料和方法

2．1．1 实验试剂及气体

2．1．2 实验仪器

2．1．3 V2O5-WO3／TiO2的制备方法

2．1．4 活性测试实验

2．1．5 表征方法

2．2 表征结果分析

2．2．1 FESEM和EDS分析

2．2．2 XRD物相分析

2．2．3 热重分析

2．2．4 激光拉曼分析

2．3 活性测试结果分析

2．3．1 载体晶型对脱硝性能的影响

2．3．2 钒含量对脱硝性能的影响

2．3．3 SO2对脱硝性能的影响

2．3．4 活性测试时间对脱硝性能的影响

2．4 本章小结

第三章 掺杂SiO2的V2O5-WO3／TiO2催化剂制备及性能研究

3．1 实验材料和方法

3．1．1 实验试剂及气体

3．1．2 实验仪器

3．1．3 V2O5-WO3／TiO2-SiO2的制备方法

3．1．4 活性测试实验

3．1．5 表征方法

3．2 表征结果分析

3．2．1 低温N2吸附分析

3．2．2 FESEM和EDS分析

3．2．3 XRD物相分析

3．2．4 热重分析

3．2．5 激光拉曼分析

3．3 活性测试结果分析

3．3．1 反应温度对脱硝性能的影响

3．3．2 SiO2掺杂量对脱硝性能的影响

3．3．3 催化剂焙烧温度对脱硝性能的影响

3．3．4 不同空速对脱硝性能的影响

3．3．5 活性测试时间对脱硝性能的影响

3．4 本章小结

第四章 钾中毒V2O5-WO3／TiO2催化剂制备及再生研究

4．1 实验材料和方法

4．1．1 实验试剂及气体

4．1．2 实验仪器

4．1．3 中毒及再生方法

4．1．4 活性测试实验

4．1．5 表征方法

4．2 表征结果分析

4．2．1 FESEM和EDS分析

4．2．2 XRD物相分析

4．2．3 激光拉曼分析

4．3 活性测试结果分析

4．3．1 中毒前后活性比较

4．3．2 不同再生方法活性比较

4．3．3 活性测试时间对脱硝性能的影响

4．4 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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