助剂对柱状MnOx/PG-AC催化剂低温SCR脱硝性能及耐硫性研究

摘要

氨选择性催化还原脱硝技术因具有经济性和应用前景好而成为固定源烟气脱硝研究领域的重点。商业催化剂由于温度窗口高，在我国低温烟气领域难以推广，因此，低温选择性还原(SCR)脱硝技术成为国内外学者的研究热点。本文通过浸渍法制备催化剂，探究助剂添加对催化剂活性提高的原理，同时考察SO2对催化剂脱硝活性的影响。
　　本文通过浸渍法将锰氧化物(MnOx)和过渡金属氧化物（HOy，助剂）一步负载到凹凸棒石-活性炭(PG-AC)复合载体上，制备出PG-AC负载锰氧化物及过渡金属氧化物（MnOx-HOy/PG-AC）催化剂，并与未添加助剂的MnOx/PG-AC催化剂对比。经活性评价发现，添加过渡金属氧化物(FeOy)的催化剂MnOx-FeOy/PG-AC的低温催化活性得到有效提升。经X射线衍射(XRD)、X射线光电能谱(XPS)及场发射扫描(FESEM)等表征手段分析可知:助剂FeOy的加入促进了活性组分锰氧化物的分散，为催化剂提供了更多的催化活性位点。同时助剂Fe的掺杂明显调控了活性组分Mn4+/Mn3+的价态比从而显著地提高了催化剂的低温SCR性能。当Fe/Mn的摩尔比为0.8(Mn8-Fe(0.8))时，Mn8-Fe(0.8)/PG-AC/催化剂表现出最佳的低温SCR脱硝活性。
　　本文还考察了SO2对催化剂Mn8/PG-AC和Mn8-Fe(0.8)/PG-AC的影响。通过SO2暂态实验探究催化剂的耐硫能力，并通过表征技术手段对毒化催化剂做深入分析。结果表明，低温烟气中的SO2对催化剂的脱硝活性具有抑制作用，且对两种催化剂的抑制的原理不同。Mn8/PG-AC催化剂活性降低的原因是:8O2占据催化剂的吸附位点使得难以吸附其他气体;SO2与NH3反应生成硫酸铵盐和活性组分锰的硫酸盐化形成的毒化物，附着在催化剂表面，使催化剂的脱硝效率下降。而Fe氧化化物的添加适度地减缓了活性组分Mn的毒化，从而改善了催化剂的脱硝活性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 选题背景

1．2 氮氧化物的控制技术

1．3 低温SCR(选择性催化还原)脱硝催化剂研究现状

1．3．1 Mn基低温SCR脱硝催化剂

1．3．2 V基低温SCR脱硝催化剂

1．3．3 其他金属基低温SCR脱硝催化剂

1．4 中低温SCR脱硝催化剂反应机理及耐硫性

1．4．1 中低温SCR脱硝催化剂的反应机理

1．4．2 中低温SCR脱硝催化剂的耐硫性

1．5 本文的主要研究目标及内容

1．5．1 研究目标

1．5．2 主要内容

第二章 实验

2．1 实验用品与仪器设备

2．2 催化剂的制备

2．2．1 载体制备

2．2．2 催化剂制备

2．3 催化剂活性评价

2．4 催化剂的表征方法

2．4．1 BET比表面积

2．4．2 扫描电镜(FESEM)

2．4．3 X射线衍射(XRD)

2．4．4 X射线光电子能谱(XPS)

2．4．5 程序升温脱附(TPD)

2．4．6 暂态响应实验

第三章 助剂添加对MnOx／PG-AC催化剂的脱硝活性影响及分析

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 SCR脱硝催化剂的制备

3．2．2 SCR脱硝催化剂的活性评价

3．3 结果与讨论

3．3．1 助剂组分对Mn8／PG-AC催化剂脱硝活性的影响

3．3．2 煅烧温度对催化剂的脱硝活性影响

3．3．3 助剂添加量对催化剂脱硝活性的影响

3．3．4 不同催化剂脱硝活性的比较

3．3．5 NO的氧化率对催化剂的活性影响

3．3．6 工况参数对催化剂脱硝活性的影响

3．3．7 催化剂的表征及机理分析

3．4 结论

第四章 SO2对催化剂SCR脱硝性能的影响

4．1 引言

4．2 实验部分

4．3 结果与讨论

4．3．1 SO2对催化剂的影响

4．3．2 催化剂SO2的暂态响应及热处理

4．3．3 催化剂对SO2氧化作用

4．3．4 催化剂的表征及机理分析

4．4 结论

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况