氧含量对炭黑与NO非催化还原反应影响的动力学分析

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流化床煤燃烧过程中NOx及N2O的形成机理及影响因素分析

流化床煤燃烧过程中NOx及N2O的形成机理及影响因素分析引言：煤炭是一种重要的能源资源, 当今世界上电力产量60%是利用煤炭资源生产的。

中国又是一个燃煤大国,一次能源能源76%是煤炭,到2005年我国煤年产量达20亿吨, 其中一半用于燃煤电厂,燃煤发电量约占全国总发电量的70%左右。

在煤燃烧过程中大量的氮氧化物伴随而生,并直接排放于大气。

循环流化床锅炉能够在燃烧过程中有效控制NOx的产生和排放,是一种“清洁”的燃烧方式。

流化床内的燃烧温度可以控制在840～950℃范围内,从而保证稳定和高效燃烧,同时,在此温度下运行,抑制了热力NOx 的形成;采用一、二次风分级燃烧方式,又可以控制燃料型NOx 的产生。

一般情况下,其NOx 的生成量仅为煤粉锅炉的1/3～1/4 , NOx 的排放质量浓度可以控制300mg/m3(本文烟气量均指标准状态值)以下。

循环流化床锅炉产生的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2),二者通称NOx ,此外,还有少量的笑气(N2O)。

通常情况下,煤燃烧生成的NOx 主要是NO ,其含量占90%以上,NO2只有5%～10%。

1、NOx和生成机理火电锅炉煤粉燃烧过程中所产生的氮氧化物(NOx)，主要是NO2和NO，其中的NO约占9O％以上，而NO2只占5％-9％，N20 的含量则更低。

根据煤粉和空气中各种氮的结合键能不同及与氮进行反应的介质成分的不同．火电锅炉燃煤过程中NOx生成机理分为三种。

1.1热力型NOx热力型N0x是指燃烧时空气中的N2在高温下氧化而生成的氮氧化物。

在高温下,氧气与燃烧空气中的N2按下述反应形成NO、NO2：N2+ O →NO + NN + O2→NO + ONO + O2→NO2+ O空气中的N2和02在高温下按Zeldovich机理反应的产物,是一种缓慢的反应过程。

按Zeldovich 反应机理,写成Arrhenius 形式,NO的生成速度为：k=A exp（-Ea/RT）根据流化床的运行温度范围(850～950 ℃) 和氧浓度水平,热力型NOx 的形成速率很低,故一般不予考虑。

橡胶复习题答案分析解析

橡胶工艺学复习题一、填空10分注：红字为答题部分。

1．碳链橡胶中，饱和橡胶有乙丙橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、丙烯酸酯橡胶，不饱和橡胶有天然橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶。

3、促进剂按结构可分为噻×类、秋兰姆类、次磺酰胺类、胍类、二硫代氨基甲酸盐、硫脲类、醛胺类、黄原酸盐类八类；按PH值可分为酸性、碱性和中性三类；按硫化速度可分为超超速级、超速级、准速级、中速级和慢速级五类。

5、适合高温快速硫化的橡胶结构为低双链含量的橡胶，可采用的硫化体系有EV 和SemiEV两种。

7、在-C-S-C-、-C-S2-C-、-C-SX-C-三种交联键中，-C-S-C-热稳定性好，-C-S x-C-耐动态疲劳性好，-C-S x-C-强度高。

9、、NR热氧老化后表观表现为变软发粘，BR热氧老化后表现为变硬变脆。

11、当防老剂并用时，可产生对抗效应、加和效应和协同效应，根据产生协同效应的机理不同，又可分为杂协同效应和均协同效应两类。

12、13、炭黑的结构度越高，形成的包容橡胶越多，胶料的粘度越高，混炼的吃粉速度慢，在胶料中的分散性越高。

14、15、炭黑的粒径越小，混炼的吃粉速度越快，在胶料中的分散性越好；炭黑的粒径越小，对橡胶的补强性越高。

17、当橡胶的门尼粘度为60时可不用塑炼。

19、生胶的塑炼方法有物理增塑法、化学增塑法和机械增塑法；机械增塑法依据设备类型不同又可分为三种开炼机塑练法、密炼机塑练法和螺杆式塑炼机塑练法，依据塑炼工艺条件不同，又可分为低温机械塑练法和高温机械塑练法。

21、氧在橡胶的机械塑炼过程中起着大分子自由基活性终止剂和大分子氧化裂解反应引发剂的双重作用，其中在低温下，氧和橡胶分子的化学活泼性均较低，氧主要起大分子自由基活性终止剂作用，而在高温下氧起大分子氧化裂解反应引发剂作用。

23、混炼胶快检的项目有可塑度测定、相对密度测定和硬度测定。

25、在混炼准备工艺中，要求称量配合操作必须做到精密、准确、不漏、不错。

降低炭黑表面含氧集团的措施

降低炭黑表面含氧集团的措施炭黑是一种重要的工业原料，在橡胶、塑料、油墨等领域具有广泛的应用。

然而，炭黑表面常常含有一定数量的氧化物，如羟基、羰基和羧基等，这些氧含量会对炭黑的性能产生一定的影响。

为了提高炭黑的质量和性能，降低炭黑表面含氧集团成为一个重要的课题。

本文将介绍几种常见的降低炭黑表面含氧集团的措施。

1. 热处理热处理是一种常见的降低炭黑表面含氧集团的方法。

通过在高温下对炭黑进行处理，可以使炭黑表面的含氧集团发生分解或还原，从而降低炭黑表面的含氧量。

热处理温度一般在600℃以上，处理时间根据需要可以在几十分钟到几小时不等。

热处理不仅可以降低炭黑表面的含氧量，还可以改善炭黑的电导率和分散性能。

2. 化学还原法化学还原法是一种通过化学反应来降低炭黑表面含氧集团的方法。

常用的还原剂有氢气、亚硫酸钠等。

通过与炭黑表面的氧化物发生反应，还原剂可以将氧化物还原为相应的气体或溶解于溶液中，从而降低炭黑表面的含氧量。

化学还原法可以在相对温和的条件下进行，对炭黑的物理性质和化学性质影响较小。

3. 表面修饰表面修饰是一种通过在炭黑表面形成覆盖层来降低炭黑表面含氧集团的方法。

常见的表面修饰剂有硅烷类化合物、羧酸类化合物等。

这些表面修饰剂可以与炭黑表面的氧化物发生化学反应，形成稳定的覆盖层，从而降低炭黑表面的含氧量。

表面修饰不仅可以降低炭黑表面的含氧量，还可以改善炭黑的分散性能和增加与基体材料的相容性。

4. 氧化处理氧化处理是一种通过在炭黑表面引入氧化物来降低炭黑表面含氧集团的方法。

常见的氧化剂有硝酸、高锰酸钾等。

通过与炭黑表面发生氧化反应，氧化剂可以在炭黑表面引入新的氧化物，从而降低炭黑表面原有的含氧量。

氧化处理可以在相对温和的条件下进行，对炭黑的物理性质和化学性质影响较小。

5. 激光辐照激光辐照是一种通过激光作用来降低炭黑表面含氧集团的方法。

激光辐照可以在炭黑表面产生高温和高压，从而使炭黑表面的含氧集团发生分解或还原。

还原NO各种方式

1、半焦负载Na-Fe催化还原NO的研究—XXX反应器：石英固定床反应器，内径15mm。

气源：NO/Ar烟气分析仪：英国Kane公司生产的烟气分析仪进行在线分析检测流程：2、半焦负载钙和铁催化还原NO的研究—XXX反应器：石英固定床反应器，内径15mm。

床层高度大约为1. 5cm. 气源：NO/Ar NO/Ar /O2NO/Ar/CO反应气体的总流速为300ml/ min, NO的浓度为500ml/ m3左右烟气分析仪:( KM9106) 在线分析检测,3、金属离子对煤焦-NO 反应影响的实验研究-xxx反应器：小型流化床反应器气源：NO/Ar NO/Ar /O2NO/Ar/CO流量选取恰好使其处于流态化状态烟气分析仪:( KM940)型烟气分析仪流程：其中，Ar 为高纯气，纯度为99.999%；NO 为高纯Ar 和NO 的配气，其中NO 为1%(v/v)；CO 为高纯Ar 和CO 的配气，其中CO为1%(v/v)。

通过D07 型质量流量计精确控制气体流量。

使用KM940 型烟气分析仪对出口气体进行检测。

吸收瓶中为0.1mol/L 的NaOH 溶液，用于吸收反应过程中产生的尾气。

4、渗氮处理对金属/活性炭还原NO活性的影响研究-XXX 碳源：活性炭颗粒 AR 国药集团化学试剂有限公司反应器：固定床反应器自制管式炉自制气源：NO/Ar NO/Ar /O2NO/Ar/CO烟气分析仪:紫外-可见光分光光度计TU-1800PC 北京普析通用有限公司通过盐酸蔡乙二胺分光光度法测定NO X经过氧化管后,以NO2形式吸收在溶液中形成亚硝酸,与对氨基苯磺酸起重氮化反应,再与盐酸蔡乙二胺偶合,生成玫瑰红色偶氮化合物,根据颜色深浅,比色定量本方法具体步骤采用GB8969-88"图3-3是本次实验得到的标准曲线:拟合曲线方程如下: y=0.1832x+0.0035式中:y-(A-Ao),其中A为标准溶液吸光度,Ao为试剂空白溶液吸光度; x一一NO2- 含量,ug流程：5、高温下煤焦表面含氧官能团对NO-煤焦还原反应的影响-XXX 反应器：管式炉固定床反应器，反应管内径是20mm，长度为600mm，，同时避免热量堆积，一定粒度和质量的煤焦样品通常要掺入一定比例反应惰性添加剂。

炭黑尾气烟气脱硝技术和经济分析

Academic Forum408炭黑尾气烟气脱硝技术和经济分析金苏南（南通恩普环保技术有限公司，江苏南通 226300）摘要：本文通过对炭黑尾气烟气产生基理进行分析，根据形成附加产物的特点，介绍几种常见的炭黑尾气烟气脱硝技术方案，并对各方案的经济性进行对比分析，以找到脱硝效果可靠且成本低廉的方案，供相关企业参考借鉴。

关键词：炭黑尾气烟气；脱硝技术；经济性炭黑油、燃料油等发生缺氧燃烧、裂解，会产生炭黑及炭黑尾气。

炭黑尾气可被用作燃料循环到锅炉、燃烧炉等系统当中，进一步形成尾气烟气。

炭黑尾气烟气中依然含有过量的氮氧化物，无法被直接排放，需进行进一步的处理。

在可持续发展背景下，烟气脱硝技术前景广阔，其普及应用过程中，技术效果与经济性同样重要，需进行重点分析。

1 炭黑尾气烟气炭黑尾气烟气是炭黑尾气经循环燃烧后的产物，烟气湿度较高，一般可达到28%左右，明显高于燃煤锅炉产生烟气的湿度。

烟气中烟尘的含量较低，其颗粒度一般在50-2000nm，主要成分为炭黑。

而燃煤锅炉烟气中的颗粒浓度较大，主要成分为金属氧化物。

在氮氧化物含量上，炭黑尾气烟气也要明显高于燃煤锅炉烟气，通常高于900mg/Nm3，另外，在炭黑尾气燃烧炉中产生的烟气温度可达到200℃以上，无法直接通过SCR中温脱硝技术进行处理[1]。

2 炭黑尾气烟气脱硝技术处理方案炭黑尾气烟气脱硝技术主要为选择性催化还原技术（SCR）、选择性非催化还原技术（SNCR）和低氮燃烧改造技术。

在实际应用中，将低氮燃烧改造技术与选择性催化还原技术结合使用即可达到相应的环保指标要求，但考虑到低氮改造易引发炭黑燃烧不充分、堵塞空预器的问题。

因此本文的研究主要针对SCR及SNCR脱硝技术的结合应用进行，该类脱硝技术结合应用方案同样能发挥稳定的炭黑尾气烟气脱硝效果。

2.1 SNCR+SCR中温还原技术SCR中温还原技术应用中，其催化剂的温度一般控制在300-450℃，若炭黑尾气烟气的温度无法达到该范围，需首先对烟气进行加温处理，达到300℃以上后，再对其进行脱硝。

微波合成碳载铂用于氧还原电催化

摘要质子交换膜燃料电池阴极氧还原反应(ORR)动力学迟缓，因此，开发高活性、低成本的ORR电催化剂对燃料电池发展具有重要意义。

本文利用微波法，在氢氧化钠/乙二醇的溶液中还原氯铂酸合成了铂纳米颗粒(Pt NPs)；随后，将其与Vulcan XC-72R 炭黑混合，制备了高分散性的碳载铂(Pt/C)催化剂。

透射电镜结果表明，Pt NPs在炭黑表面均匀分布，平均粒径约为2.8 nm，略小于商业Pt/C催化剂（约3 nm）。

进一步，探究了微波功率、分散溶剂以及载碳时有或无HCl对制备催化剂分散性和氧还原活性的影响。

电化学测试表明，相较于商业Pt/C催化剂，优化的微波Pt/C催化剂展现出更为优异的ORR催化活性。

在0.1 mol/L HClO4电解液中，微波Pt/C催化剂的半波电位较商业Pt/C催化剂高出9 mV，其在0.9 V (vs. RHE)处的质量活性和面积活性为0.109 A/mg 和0.127 mA/cm2，均分别高于商业Pt/C催化剂的0.093 A/mg和0.118 mA/cm2。

此外，微波Pt/C催化剂具有比商业Pt/C催化剂更好的电化学稳定性。

这些主要归因于碳表面均匀分布的较小粒径Pt NPs，增加的Pt表面积提升了ORR活性，与碳载体表面孔结构的牢固嵌合增强了稳定性。

本工作系统研究了微波法合成Pt/C催化剂的技术路线，适合批量化生产。

关键词微波合成；Pt/C催化剂；氧还原反应质子交换膜燃料电池是一类具有能量密度高、转化效率高、环境友好等优点的能源转换装置。

然而，阴极氧还原反应(ORR)动力学迟缓，严重阻碍了燃料电池的实际运用。

早期的燃料电池以铂黑为催化剂，但其催化性能差且在实践中容易团聚和溶解。

后来，研究人员将铂纳米颗粒(Pt NPs)均匀负载在高比表面积和高电导率的炭黑上，Pt NPs粒径更小；其相互之间的堆叠减小，Pt原子利用率更高。

至今，碳载铂(Pt/C)仍然是最实用的商业催化剂。

炭黑燃烧条件-概述说明以及解释

炭黑燃烧条件-概述说明以及解释1.引言1.1 概述炭黑是一种由碳元素构成的黑色细粒固体物质，具有许多广泛的应用领域，如橡胶、塑料、印刷油墨等。

炭黑的燃烧条件是指炭黑在空气中发生燃烧所需要的特定条件。

正确认识和掌握炭黑燃烧条件对于提高炭黑的利用效率具有重要意义。

炭黑的燃烧需要三个基本条件：供应足够的氧气、提供燃料（炭黑）和适当的温度。

在空气中，氧气是炭黑燃烧的必要氧化剂，炭黑则充当燃料。

在燃料和氧气的共同作用下，炭黑会释放出热量，产生火焰和燃烧产物。

除了基本条件之外，影响炭黑燃烧的因素还包括炭黑的粒度、表面活性和水分含量。

细小的炭黑颗粒能够提供更大的比表面积，增加与氧气的接触面积，从而促进燃烧反应的进行。

表面活性对于炭黑吸附氧气分子并进行反应也起到了重要作用。

此外，水分含量会降低炭黑的易燃性和燃烧速度。

总结炭黑燃烧的条件，就是在充足的氧气供应下，通过合适的温度提供火焰所需的热能，使炭黑与氧气发生氧化反应。

炭黑的燃烧除了能够产生热能外，还能产生二氧化碳和水蒸气等燃烧产物。

炭黑的燃烧条件对于炭黑的应用前景具有重要影响。

炭黑在橡胶工业中的应用非常广泛，燃烧条件的优化可以提高橡胶制品的性能，并减少炭黑的消耗量，从而实现资源的有效利用。

此外，炭黑燃烧的应用还涉及到环境保护和能源利用等方面，因此对于深入研究和掌握炭黑燃烧条件具有重要的现实意义。

综上所述，炭黑的燃烧条件是指在充足的氧气供应下，通过适当的温度提供火焰所需的热能，使炭黑与氧气发生氧化反应。

炭黑燃烧条件的研究对于提高炭黑的利用效率和应用前景具有重要意义。

1.2文章结构1.2 文章结构本文将按照以下结构展开论述炭黑燃烧条件的相关内容：1. 引言1.1 概述1.2 文章结构1.3 目的2. 正文2.1 炭黑的定义和用途2.2 炭黑燃烧的基本条件2.3 影响炭黑燃烧的因素3. 结论3.1 总结炭黑燃烧的条件3.2 炭黑燃烧的应用前景3.3 结论和展望通过以上结构，本文将逐步介绍炭黑的定义和用途，深入探讨炭黑燃烧的基本条件，以及分析影响炭黑燃烧的因素。

煤中灰成分对CO还原NO反应的动力学研究进展

㊀收稿日期:２０２２－０１－０４基金项目:辽宁省兴辽英才计划(ＸＬＹＣ２００７０９４)作者简介:郭强(１９６７－)ꎬ男ꎬ辽宁营口人ꎬ硕士ꎬ教授ꎬ研究方向:煤炭清洁燃烧技术及工艺节能技术.㊀∗通讯作者:李永庆ꎬＥ￣ｍａｉｌ:ｙｑｌｉ＠ｌｎｕ.ｅｄｕ.ｃｎ.㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀㊀自然科学版第５０卷㊀第２期㊀２０２３年ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＬＩＡＯＮＩＮＧＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅｓＥｄｉｔｉｏｎＶｏｌ.５０㊀Ｎｏ.２㊀２０２３煤中灰成分对ＣＯ还原ＮＯ反应的动力学研究进展郭㊀强ꎬ吕艳玲ꎬ马宏宇ꎬ李永庆∗(辽宁大学绿源能源与环境科学设计研究院ꎬ辽宁沈阳１１００３６)摘㊀要:针对ＣＯ还原ＮＯ动力学反应的发展现状ꎬ本文分析了煤中灰物质的主要成分(Ｆｅ２Ｏ３ꎬＣａＯ/ＭｇＯꎬＡｌ２Ｏ３ꎬＳｉＯ２等)对此还原反应的催化活性特征ꎬ同时考虑温度和压强对反应转化率的影响ꎬ本文进一步确定了ＮＯ－ＣＯ还原反应动力学参数.结果表明ꎬ相同实验条件下ꎬ灰成分的存在有效降低了还原反应过程中的活化能ꎬ从而增加了反应效率ꎬ实现了高效低氮燃烧.其中Ｆｅ２Ｏ３催化活性尤为显著ꎬＣａＯ对ＮＯ的转化率随温度的升高先增大后减小ꎬ而ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３在反应中视为惰性组分.经综合分析ꎬ这种从源头上减少ＮＯｘ排放含量的催化还原脱硝方法具有很好的应用前景.关键词:氮氧化物(ＮＯｘ)ꎻ一氧化碳(ＣＯ)ꎻ反应动力学中图分类号:Ｘ５１１㊀㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀㊀文章编号:１０００－５８４６(２０２３)０２－０１７７－０８ＩｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｆｏｒｔｈｅＤｙｎａｍｉｃｏｆＣＯＲｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＮＯｂｙＡｓｈＣｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎＣｏａｌＧＵＯＱｉａｎｇꎬＬÜＹａｎ￣ｌｉｎｇꎬＭＡＨｏｎｇ￣ｙｕꎬＬＩＹｏｎｇ￣ｑｉｎｇ∗(ＬüｙｕａｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＥｎｅｒｇｙ＆ＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬＬｉａｏｎｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈｅｎｙａｎｇ１１００３６ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:㊀ＢａｓｅｄｏｎｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓｏｆｋｉｎｅｔｉｃｒｅａｃｔｉｏｎｏｆＣＯｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆＮＯꎬｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｍａｉｎｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｃｏａｌａｓｈ(Ｆｅ２Ｏ３ꎬＣａＯ/ＭｇＯꎬＡｌ２Ｏ３ꎬＳｉＯ２ꎬｅｔｃ.)ｆｏｒｔｈｉｓｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ.ＭｅａｎｗｈｉｌｅꎬａｓｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅａｆｆｅｃｔｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎꎬｉｔａｌｓｏｆｕｒｔｈｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｈｅｋｉｎｅｔｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＮＯ￣ＣＯｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎ.Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｕｎｄｅｒｔｈｅｓａｍｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓꎬａｓｈｃａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙｒｅｄｕｃｅｔｈｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｉｎｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｒｅａｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓꎬｔｈｕｓｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄａｃｈｉｅｖｉｎｇｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｎｉｔｒｏｇｅｎｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ.ＴｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｏｆＦｅ２Ｏ３ｉｓｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔꎬａｎｄｔｈｅｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎｒａｔｅｏｆＣａＯｆｏｒＮＯｆｉｒｓｔｉｎｃｒｅａｓｅｓａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅꎬｗｈｉｌｅＳｉＯ２ａｎｄＡｌ２Ｏ３ａｒｅｔｒｅａｔｅｄａｓｉｎｅｒｔｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｉｎｔｈｅ㊀㊀ｒｅａｃｔｉｏｎ.Ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅａｎａｌｙｓｉｓｉｎｄｉｃａｔｅｓｔｈａｔｔｈｅｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｄｅｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｈａｓｖｅｒｙｂｒｉｇｈｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:㊀ｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓ(ＮＯｘ)ꎻｃａｒｂｏｎｍｏｎｏｘｉｄｅ(ＣＯ)ꎻｄｙｎａｍｉｃ０㊀引言煤粉工业锅炉以高效节能和低运行成本优势ꎬ已成功应用于矿区㊁产业园区㊁市政的供热等多类工业生产中.而煤粉燃烧后会产生大量污染物如粉尘㊁ＮＯｘ和ＣＯ２等ꎬ其中ＮＯｘ是造成大气环境破坏ꎬ形成酸雨和光化学烟雾的主要污染物ꎬ同时也是形成二次气溶胶的前提物[１]ꎬ对身体健康和生态环境造成了严重威胁.２０１７年清华大学贺克斌院士研究团队[２]对大气污染物进行检测研究ꎬ其中降低氮氧化物排放仍是亟须解决的问题.因此有必要推进煤炭的清洁高效利用[３－６].由于煤粉燃烧生成的ＮＯｘ中ＮＯ所占比例约９０％ꎬ因此这种用ＣＯ还原ＮＯ在源头上减少ＮＯ含量的方式是研究学者们热衷的探讨话题.早在１９８３年ꎬＴｓｕｊｉｍｕｒａ等[７]利用纯气相条件观察ＣＯ还原ＮＯ反应ꎬ结果显示还原程度十分微弱.随后ꎬＢｅｒｇｅｒ等[８]开始关注循环流化床(ＣＦＢ)锅炉内灰中所富含的金属化合物ꎬ如ＣａＯ㊁Ａｌ２Ｏ３㊁Ｆｅ２Ｏ３㊁ＴｉＯ２和ＳｉＯ２等对ＮＯ还原反应的影响.同时期ꎬＤａｍ－Ｊｏｈａｎｓｅｎ团队[９]采用活性位理论提出了一种ＣａＯ催化还原ＮＯ机理ꎬ使ＮＯ催化还原更具有现实意义.结合Ａｃｋｅ等[１０]考虑的温度对ＣａＯ催化还原ＮＯ反应机制的影响ꎬ发现低温(室温至５００ħ)条件下ꎬＣａＯ表面的ＮＯ可以被催化还原成Ｎ２和Ｎ２Ｏꎬ即同时进行ＮＯ＋ＣＯң０.５Ｎ２＋ＣＯ２和２ＮＯ＋ＣＯңＮ２Ｏ＋ＣＯ２两种还原反应ꎬ而将温度提升至５００ħ以上才只有Ｎ２生成.除此之外ꎬ由于铁的氧化物对ＮＯ还原反应也具有较高的催化活性ꎬ即３ＣＯ＋Ｆｅ２Ｏ３ң３ＣＯ＋２Ｆｅ和２Ｆｅ＋３ＮＯң１.５Ｎ２＋Ｆｅ２Ｏ３ꎬ研究者也进行了拓展探究[１１－１５].鉴于此ꎬ本文在总结降低ＮＯｘ排放研究进展的基础上ꎬ分析ＮＯｘ的还原机理ꎬ讨论不同灰成分的催化作用以及尚待解决的问题ꎬ以期为早日实现ＮＯｘ的净排放提供参考.１㊀ＣＯ还原ＮＯ反应１.１㊀反应机理化学反应动力学的基本任务是研究反应进行的条件(温度㊁压力和催化剂等)对化学反应过程速率的影响ꎬ直接揭示反应物的化学反应机理.文献[１６]表明在低于１９００Ｋ温度ꎬＣＯ还原ＮＯ的反应可行ꎬ且总反应式可以按如下形式表示:ＣＯ＋ＮＯңＣＯ２＋０.５Ｎ２(１)通过研究物质结构和反应能力之间的关系ꎬ以达到控制化学反应过程ꎬ从而满足生产和技术的要求.Ｇｌａｒｂｏｒｇ等[１７]通过数值模拟和分析实验结果ꎬ认为ＣＯ除了直接转化外ꎬ还可能参与其他转化反应ꎬ且在１５５０Ｋ高温下还原率约２０％~３０％ꎬＣＯ通过链式反应进而生成更多的ＯＨ基团ꎬ从而促进ＮＯｘ还原为Ｎ２ꎬ具体路径如下:ＣＯ＋ＯңＣＯ２＋Ｈ(２)８７１㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版２０２３年㊀㊀㊀㊀Ｈ＋Ｏң ＯＨ＋Ｏ(３)Ｏ＋Ｈ２Ｏң ＯＨ＋ＯＨ(４)随后ꎬ范志林等[１８]基于上述原理ꎬ证明了当生物质气中ＣＯ和Ｈ２含量增大时ꎬＮＯｘ总体脱除率呈明显下降趋势.较多研究表明ꎬＣＯ对ＮＯｘ削减有一定的促进作用ꎬ其影响程度与再燃气体中过量空气系数㊁碳氢化合物的含量㊁温度㊁停留时间及催化物的种类有关.１.２㊀实验条件及设备一般采用下行气流的固定床反应器这种设备去研究ＮＯ还原反应的动力学特性实验ꎬ将物料自然堆积在反应段内ꎬ对若干不同床层温度下的反应速率进行求取ꎬ并最终拟合出Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ形式(见本文２.１节)[７]的反应动力学公式.Ｔｓｕｊｉｍｕｒａ等[７]采用该实验设备进行分析ꎬ利用经验公式计算发现可以近似忽略颗粒内外扩散阻力ꎬ因此可将固定床反应器作为柱塞流反应器并作简化处理.２００４年ꎬＳｃｈöｎｅｎｂｅｃｋ等[１９]同样验证了类似实验条件下反应处于化学反应动力学的控制区.因此ꎬ常规的固定床反应器可以满足本研究的需要.１.３㊀温度(纯气相条件下)对还原ＮＯ反应速率的影响严格意义上来说ꎬ热力学反应过程中[２０]反应必须越过一个能垒(活化能垒)才能进行[２１].事实证明ꎬ升高温度有利于降低活化能垒ꎬ从而加快反应的进行.碰撞理论认为ꎬ有活化分子的碰撞才有可能引起反应ꎬ由于温度升高ꎬ活化分子的百分数增大ꎬ有效碰撞的百分数增加ꎬ分子间碰撞频率加快[２２－２４].因此可以推断催化还原ＮＯ的能力随温度的升高也会随之增大.为了观察ＣＯ还原ＮＯ反应进行的程度ꎬ通常不添加任何灰催化ꎬ并且只改变环境温度.清华大学李竞岌等[２５]选择空石英玻璃管提供一个可靠的惰性环境ꎬ在１２２３Ｋ高温下充入０.５％的ＣＯ气体ꎬ发现并没有出现明显的还原反应ꎬ这与１９８３年Ｔｓｕｊｉｍｕｒａ团队实验结论相一致ꎬ说明在纯气相条件下对ＮＯ的还原是非常困难的[７].阮丹等[１６]在纯气相条件下进行了更深入的研究ꎬ在无催化剂条件下ꎬ当温度提升至１６５０Ｋ时ꎬ才出现ＣＯ还原ＮＯ的热力学反应ꎬ各组分反应变化量才开始明显变化ꎬ说明此还原反应对温度的依赖性较强ꎬ温度对于反应速率及反应路径的影响很大.１.４㊀压力对ＣＯ还原ＮＯ反应速率的影响魏刚[２６]采用全混流反应器(ＰＳＲ)结合气相动力学软件Ｃｈｅｍｋｉｎꎬ经过详细的机理分析建立了全混流反应模型[２７].结果表明:温度在１７００Ｋ时ꎬＣＯ和ＮＯ转化率均较高ꎬ且ＣＯ最终产物为ＣＯ２.继续提升温度至１８００Ｋ时ꎬ各初始反应物转化率达到最大值ꎬ反应速率也为最佳值.随后ꎬ付梦龙等[２８]也证实了高温对ＮＯ的转化率有较好的促进作用ꎬ而增加压力转化率改变不明显ꎬ但反应速率改变非常显著ꎬ说明高压确实对反应速率起到了促进作用.综上所述ꎬ在１８００Ｋ温度条件下ꎬ反应速率㊁反应时间及反应转化率均达到了反应所需的理想值.因此ꎬ选取温度为１８００Ｋꎬ通过改变还原反应的环境压力ꎬ分析各组分浓度变化情况.如图１所示.图１(ａ)㊁(ｂ)㊁(ｃ)和(ｄ)的气压分别处于７.０９ˑ１０４㊁８.６１ˑ１０４㊁１.１７ˑ１０５㊁１.３２ˑ１０５Ｐａꎬ增加压力有利于反应的进行.这与王元凯[２９]所做的实验ꎬ即增加环境压力观察ＮＯ的还原率和转化率所得结论相一致.由图１还可以看出ꎬ当环境压力小于１.０１ˑ１０５Ｐａ力时ꎬ升高压力对反应速率增加量的影响非常明显ꎬ而当压力大于１.０１ˑ１０５Ｐａ时ꎬ压力对反应速率的影响不显著ꎬ表明压力对反应方向及转化率影响不明显ꎬ但对反应速率影响非常显著[１６].９７１㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀郭㊀强ꎬ等:煤中灰成分对ＣＯ还原ＮＯ反应的动力学研究进展㊀㊀图１㊀不同压力对还原反应速率的影响[１６]２㊀灰成分对还原ＮＯ的催化２.１㊀ＣＯ对ＮＯ还原反应动力学参数在分子反应动力学中ꎬ指前因子和活化能是两个极其重要的参数ꎬ指前因子是只由反应本身决定的参数ꎬ而活化能是活化分子的平均能量与反应物分子平均能量的差值[３０].也就是说ꎬ原反应体系到产物的中间阶段存在着一个过渡态能垒ꎬ其高度相当于活化能.如果热能不大于过渡态能垒ꎬ则反应不能进行[３１].反应中灰成分的存在有效降低了还原反应过程中的活化能ꎬ从而增加了反应效率.Ａｒｒｈｅｎｉｕｓｅｑｕａｔｉｏｎ具体形式为[７]ｋ＝Ａｅ－ＥａＲＴ(５)式中:Ａ为指前因子ꎻＥａ和ｋ分别为活化能和反应速率常数.对式(５)两端取对数线性化后ꎬ可得线性表达式ｌｎｋ＝ａ(１/Ｔ)＋ｂ.其中ꎬａ＝ｌｎ(－Ｅａ/Ｒ)ꎻｂ＝ｌｎＡ.指前因子Ａ的表达式如下:Ａ＝ＫＢＴｈˑｅΔＳʂＲ＋１(６)式中:ＫＢ为ｂｏｌｔｚｍａｎｎ常数ꎻｈ为ｐｌａｎｃｋ常数ꎻΔＳʂ为活化熵ꎬ它是动力学的过程量而不是反应热力学参数ꎬ该值应与艾林方程(ＥｙｒｉｎｇＥｑ)计算的ΔＳʂ接近.可见ꎬ指前因子Ａ与温度相关.对原始实验结果进行变换ꎬ拟合求取不同灰作床料及不同温度下的反应速率常数.考察５种典型煤灰还原反应速率常数和温度的关系ꎬ能发现各种煤灰作床料时ꎬ均可得到匹配优良的Ａｒｒｈｅｎｉｕｓｅｑｕａｔｉｏｎ形式的反应动力学参数[２５]ꎬ并进一步证明实验条件处于化学反应动力学控制区.通过对拟合直线的斜率和截距进行简单变换[３２－３３]ꎬ研究活化能及指前因子对反应的影响.如表１所示ꎬ受不同灰催化性能影响ꎬＮＯ－ＣＯ反应动力学参数值差别也较大.根据活化能性质ꎬ发现准东煤灰反应速率略高ꎬ文峰煤灰的反应速率显著偏低ꎬ这与文峰煤灰中的含ＣａＯ成分有重要的关系.此前柯希玮等[３４]实验研究发现ꎬ在无氧条件下ꎬＣａＯ能够显著地催化ＣＯ还原ＮＯꎻ相反在有氧条件下ꎬＣａＯ表０８１㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版２０２３年㊀㊀㊀㊀面的还原ＮＯ反应会受到抑制ꎻ而当氧气浓度高于ＣＯ浓度时ꎬＣａＯ的催化能力开始被削弱.在煤粉燃烧生成的ＮＯｘ中ＮＯ所占比例约９０％ꎬ在高温低氧气氛下ꎬ煤粉燃烧过程中能有效抑制ＮＯｘ生成ꎬ并促使ＮＯ还原生成Ｎ２[３５]ꎬ这也为ＣａＯ的高效催化提供了有利条件.以上证明了Ｄａｍ－Ｊｏｈａｎｓｅｎ等[９]的ＣａＯ对ＮＯ催化效果较好的结论ꎬＣａＯ催化还原ＮＯ的转化率随温度的升高而增大ꎬＮＯ转化率与反应温度和ＣＯ浓度正相关ꎬ与ＮＯ浓度负相关[３５].姜建勋[３６]研究发现ꎬＭｇＯ对ＣＯ还原ＮＯ有一定的催化作用ꎬ但ＭｇＯ过多容易造成锅炉结渣.白书立等[３７]利用催化活性的实验验证了金属氧化物Ｆｅ２Ｏ３具有较高的催化活性ꎬ即使有Ｈ２Ｏ分子的影响Ｆｅ２Ｏ３也能表现出良好的稳定性ꎬ该现象值得重点深入研究.不同的金属氧化物对反应的转化率有一定的影响ꎬ同时氧化物的含量也具有一定的影响.迄今为止ꎬ氧化物Ａｌ２Ｏ３/ＳｉＯ２对ＣＯ还原ＮＯ的反应催化作用并不明显[３８].表１㊀煤灰催化条件下的ＮＯ－ＣＯ反应动力学参数[２５]灰种类指前因子Ａ(ｍ３ (ｋｍｏｌｓ)－１)活化能Ｅａ(ｋＪｋｍｏｌ－１)拟合偏差Ｒ２文峰煤灰１.１６４ˑ１０１２１.１９０ˑ１０５０.９８３大同煤灰９.３６５ˑ１０１２１.２７６ˑ１０５０.９９８府谷煤灰５.０３９ˑ１０１２７.４８７ˑ１０４０.９９５准东煤灰１.９４２ˑ１０１２８.４５６ˑ１０４０.９９７海拉尔煤灰４.９７４ˑ１０１２７.２０３ˑ１０４０.９９８２.２㊀煤中灰成分的分析当前很多研究[３９－４１]关注单组分金属氧化物对ＮＯ还原催化效果与机制.而由于不同地区煤的灰成分不同ꎬ其催化活性的差异非常大[４２]ꎬ因此有必要对灰成分进行细致分析.针对不同氧化物对ＮＯ－ＣＯ反应动力学的催化活性ꎬ在前面的研究中已有了一定的认识ꎬ但在建立下行气流固定床反应器控制ＮＯｘ排放的模型中ꎬ灰成分的化学反应动力学参数仍不完善ꎬ因此也期待学者们做更深入的实验研究与理论分析.同时也需要学者对煤灰成分及催化活性进行定量分析[４３]ꎬ来实现ＣＯ对ＮＯ的高效催化还原.最具代表性的研究工作为李竞岌等[２５]选择了５种典型煤样进行研究ꎬ他们使用Ｘ射线荧光光谱(ＸＲＦ)技术ꎬ对被测样品照射Ｘ射线ꎬ样品中的不同元素受激发后会两次放射出具有特征波长的Ｘ射线ꎬ通过检测两次Ｘ射线的信息从而分析煤灰中所含元素种类及含量.如表２所示ꎬ煤灰样品中发现均存在Ｆｅ㊁Ｃａ㊁Ｓｉ㊁Ａｌ为主的金属氧化物.徐芹[４４]在传统指标分析基础上ꎬ对炼焦用煤的灰成分进行了更详细的检验ꎬ数据显示主要成分除了常见的Ｆｅ２Ｏ３㊁ＣａＯ㊁Ａｌ２Ｏ３和ＳｉＯ２以外ꎬ还存在微量的氧化物ＳＯ３㊁ＭｇＯ㊁Ｎａ２Ｏ㊁ＴｉＯ２和Ｋ２Ｏ.而这些微量的氧化物的催化活性较低ꎬ对ＣＯ催化还原ＮＯ的反应起到的作用非常弱ꎬ因此在探究还原ＮＯ的催化剂方面不会将其列为重点考察对象.表２㊀煤灰中各组分质量分数[２５]物质ｗ(文峰煤灰)/％ｗ(海拉尔煤灰)/％ｗ(准东煤灰)/％ｗ(府谷煤灰)/％ｗ(大同煤灰)/％ＳｉＯ２６３.２６１２５９.３９９７６.２６４４４０.４２９４４２.６９９８Ａｌ２Ｏ３３０.６０５３９.６６４６５.８５２１１４.３７２３４３.８３１３ＣａＯ０.２１６８１７.１６４０６５.２６０７３１.７１０２３.２１９９Ｆｅ２Ｏ３１.３２２６７.３２９６１０.４４７９８.０２３６５.３９６０ＳＯ３０.１２８６１.４７６６０.４９９５０.７５５７ＭｇＯ０.１６６９３.８２８３８.０２５１１.７９６４０.３９７９㊀㊀从表２可以看出ꎬ准东煤灰主要成分为ＣａＯꎬ其他４种灰样中的主要成分为ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３.倪琳１８１㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀郭㊀强ꎬ等:煤中灰成分对ＣＯ还原ＮＯ反应的动力学研究进展㊀㊀等[４２]研究发现ꎬ在采用同一种煤中不同量的煤灰做催化时ꎬＦｅ㊁Ｃａ㊁Ｓｉ㊁Ａｌ４种元素的谱线强度与元素含量的线性程度都达到了最高值ꎬ说明这４种元素的氧化物是灰基底的主要成分ꎬ再次验证了李竞岌等[２５]的研究结果.而灰催化对反应速率的贡献与其在灰中所占比例呈正相关ꎬ可以根据线性方程组用最小二乘法求得最优解[４５].对表２总结后发现ꎬ各组分催化活性的排序为Ｆｅ２Ｏ３>ＣａＯ/ＭｇＯ>Ａｌ２Ｏ３>ＳｉＯ２ꎬ且Ｆｅ２Ｏ３的催化活性显著高于另外４种物质ꎬＦｅ２Ｏ３有效降低了原煤中的活化能ꎬ改善了煤的燃烧性能ꎬ但其掺混比不是越大越好ꎬＦｅ２Ｏ３在煤粉中质量分数为３％时为最佳值.综上所述ꎬ在灰成分中Ｆｅ２Ｏ３催化活性最好[４６]ꎻＣａＯ/ＭｇＯ对ＮＯ－ＣＯ反应同样具有促进作用ꎬ但在实验温度下不是很明显ꎬ且在煤粉中ＣａＯ/ＭｇＯ质量分数为１０％时可获得最优的热解速率ꎬ过量的添加反而会出现抑制作用[４７].ＳｉＯ２和Ａｌ２Ｏ３则可视为惰性组分.这与之前所讨论[８－１０ꎬ３８]的结果相一致.３㊀尚待解决的问题从实验设备角度考虑ꎬ研究者对热态固定床反应器的发展前景是持肯定态度的ꎬ因其燃料适应性强ꎬ稳定性高ꎬ不会炉膛爆燃和灭火 ꎬ且容量和结构上占据较多优势ꎬ但仍存在待解决的问题.由于焦炭结焦粘连ꎬ所以影响反应气体扩散ꎬ从一定程度上减弱了反应转化效率ꎬ尽管在炉膛下部的密相区装有大颗粒惰性物料层ꎬ但无法从根本解除还原性气体的损失.其次ꎬ有效地减弱高颗粒浓度气流的冲刷力对隔热材料的腐蚀ꎬ减少炉膛烟气出口爆管等问题也是重要的技术改进点.而对于还原ＮＯ反应的动力学参数的精度ꎬ也受到仪器精度和气体收集数据读取等因素影响.在高温条件下ꎬ氧化反应中会生成一些副产物(如自由基㊁ＨＣＮ㊁ＨＮＯ㊁ＨＣＮＯ㊁ＨＣＮ等含Ｎ的一些中间产物)会削弱ＣＯ与ＮＯ的反应.此外ꎬ燃烧气氛中存在的Ｈ２㊁ＣＯ和ＣＨ４等其他单种还原性气体对ＮＯ也具一定还原作用ꎬ而气体间的相互耦合作用需要进一步的实验研究.４㊀结论１)ＣＯ还原ＮＯ的热力学反应对温度的依赖性较强ꎬ当温度提升至１６５０Ｋ时ꎬ各组分反应变化量才开始有明显变化.直至１８００Ｋ温度下ꎬ反应速率㊁反应时间及反应转化率才达到反应所需的理想值.而压力对反应方向及转化率不具有明显的影响ꎬ但对反应速率影响非常显著.２)对不同灰催化条件下的实验结果进行对比ꎬ发现不同煤灰作床料时ꎬ均可得到匹配优良的Ａｒｒｈｅｎｉｕｓｅｑｕａｔｉｏｎ形式的反应动力学参数ꎬ证明了实验条件处于化学反应动力学控制区.通过研究活化能及指前因子的动力学参数ꎬ发现文峰煤灰的反应速率显著偏低ꎬ准东煤灰反应速率略高ꎬ除大同煤灰在低温条件下的催化活性出现显著下降外ꎬ其他３种煤灰的催化活性大致相当.３)灰中各主要成分对ＮＯ－ＣＯ反应的催化活性排序为Ｆｅ２Ｏ３>ＣａＯ/ＭｇＯ>Ａｌ２Ｏ３>ＳｉＯ２ꎬ且Ｆｅ２Ｏ３的催化活性最佳ꎬ而ＳｉＯ２在此还原反应中可视作惰性组分.针对降低煤粉工业炉中ＮＯｘ排放的应用ꎬ分析了灰成分对ＣＯ还原ＮＯ反应动力学行为的发展现状ꎬ指出了这种源头上减少ＮＯ含量的方式是发展的必然趋势ꎬ结合ＣＯ对ＮＯ还原反应动力学拟合参数ꎬ并从应用实际需求出发ꎬ探讨了下行气流的固定床反应器需要解决的关键技术问题等ꎬ期望相关工作能推动煤粉工业炉中提升净排放技术的研究与发展ꎬ为进一步开展氧化物催化还原ＮＯ的应用研究提供参考.２８１㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版２０２３年㊀㊀㊀㊀参考文献:[１]㊀ＣｕｉＹＺꎬＬｉｎＪＴꎬＳｏｎｇＣＱꎬｅｔａｌ.ＲａｐｉｄｇｒｏｗｔｈｉｎｎｉｔｒｏｇｅｎｄｉｏｘｉｄｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｏｖｅｒＷｅｓｔｅｒｎＣｈｉｎａꎬ２００５２０１３[Ｊ].ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ２０１６ꎬ１６(１０):６２０７－６２２１.[２]㊀ＺｈｅｎｇＢꎬＴｏｎｇＤꎬＬｉＭꎬｅｔａｌ.ＴｒｅｎｄｓｉｎＣｈｉｎａᶄｓａｎｔｈｒｏｐｏｇｅｎｉｃｅｍｉｓｓｉｏｎｓｓｉｎｃｅ２０１０ａｓｔｈｅｃｏｎｓｅｑｕｅｎｃｅｏｆｃｌｅａｎａｉｒａｃｔｉｏｎｓ[Ｊ].ＡｔｍｏｓｐｈｅｒｉｃＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＰｈｙｓｉｃｓꎬ２０１８ꎬ１８(１９):１４０９５－１４１１１.[３]㊀张千程ꎬ考宏涛ꎬ郭涛ꎬ等.水泥窑炉ＮＯｘ减排技术探讨[Ｊ].硅酸盐通报ꎬ２０１４ꎬ３３(９):２２５８－２２６３.[４]㊀环境保护部ꎬ国家质量监督检验检疫局.锅炉大气污染物排放标准:ＧＢ１３２７１２０１４[Ｓ].北京:中国标准出版社ꎬ２０１４.[５]㊀中华人民共和国国务院新闻办公室.新时代的中国能源发展[Ｒ/ＯＬ].(２０２０－１２－２１)[２０２２－０１－４].ｈｔｔｐ://ｗｗｗ.ｇｏｖ.ｃｎ/ｚｈｅｎｇｃｅ/２０２０－１２/２１/ｃｏｎｔｅｎｔ＿５５７１９１６.ｈｔｍ.[６]㊀ＣｈａｎｇＳＹꎬＺｈｕｏＪＫꎬＭｅｎｇＳꎬｅｔａｌ.ＣｌｅａｎｃｏａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｉｎＣｈｉｎａ:Ｃｕｒｒｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｆｕｔｕｒｅｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅｓ[Ｊ].Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１６ꎬ２(４):４４７－４５９.[７]㊀ＴｓｕｊｉｍｕｒａＭꎬＦｕｒｕｓａｗａＴꎬＫｕｎｉｉＤ.Ｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｉｃｏｘｉｄｅｂｙｃａｒｂｏｎｍｏｎｏｘｉｄｅｏｖｅｒｃａｌｃｉｎｅｄｌｉｍｅｓｔｏｎｅ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＪａｐａｎꎬ１９８３ꎬ１６(２):１３２－１３６.[８]㊀ＢｅｒｇｅｒＡꎬＲｏｔｚｏｌｌＧ.ＫｉｎｅｔｉｃｓｏｆＮＯｒｅｄｕｃｔｉｏｎｂｙＣＯｏｎｑｕａｒｔｚｇｌａｓｓｓｕｒｆａｃｅｓ[Ｊ].Ｆｕｅｌꎬ１９９５ꎬ７４(３):４５２－４５５.[９]㊀Ｄａｍ￣ＪｏｈａｎｓｅｎＫꎬＨａｎｓｅｎＰＦＢꎬＲａｓｍｕｓｓｅｎＳ.Ｃａｔａｌｙｔｉｃｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｉｃｏｘｉｄｅｂｙｃａｒｂｏｎｍｏｎｏｘｉｄｅｏｖｅｒｃａｌｃｉｎｅｄｌｉｍｅｓｔｏｎｅ:Ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅｄｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅ[Ｊ].ＡｐｐｌｉｅｄＣａｔａｌｙｓｉｓＢ:Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌꎬ１９９５ꎬ５(４):２８３－３０４.[１０]㊀ＡｃｋｅＦꎬＰａｎａｓＩꎬＳｔｒöｍｂｅｒｇＤ.ＳｔｕｄｙｏｆｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｏｆａＣａＯｓｕｒｆａｃｅ[Ｊ].ＴｈｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈｙｓｉｃａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙＢꎬ１９９７ꎬ１０１(３３):６４８４－６４９０.[１１]㊀杨冬ꎬ路春美ꎬ王永征ꎬ等.不同煤种燃烧中ＮＯＸ排放规律的试验研究[Ｊ].华东电力ꎬ２００６ꎬ３４(６):９－１２.[１２]㊀ＬｉｓｓｉａｎｓｋｉＶＶꎬＭａｌｙＰＭꎬＺａｍａｎｓｋｙＶＭꎬｅｔａｌ.ＵｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｉｒｏｎａｄｄｉｔｉｖｅｓｆｏｒａｄｖａｎｃｅｄｃｏｎｔｒｏｌｏｆＮＯｘｅｍｉｓｓｉｏｎｓｆｒｏｍｓｔａｔｉｏｎａｒｙｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅｓ[Ｊ].Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ＆ＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｈｅｍｉｓｔｒｙＲｅｓｅａｒｃｈꎬ２００１ꎬ４０(１５):３２８７－３２９３.[１３]㊀ＩｉｚｕｋａＴꎬＩｋｅｄａＨꎬＴｅｒａｏＴꎬｅｔａｌ.Ｓｕｐｐｏｒｔｅｆｆｅｃｔｓｏｎｉｒｏｎ(Ⅲ)ｏｘｉｄｅｃａｔａｌｙｓｔｉｎｔｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｗｉｔｈｈｙｄｒｏｇｅｎ[Ｊ].ＡｕｓｔｒａｌｉａｎＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｓｔｒｙꎬ１９８２ꎬ３５(５):９２７－９３４.[１４]㊀ＨａｙｈｕｒｓｔＡＮꎬＬａｗｒｅｎｃｅＡＤ.ＴｈｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｎｉｔｒｏｇｅｎｏｘｉｄｅｓＮＯａｎｄＮ２Ｏｔｏｍｏｌｅｃｕｌａｒｎｉｔｒｏｇｅｎｉｎｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｉｒｏｎꎬｉｔｓｏｘｉｄｅｓꎬａｎｄｃａｒｂｏｎｍｏｎｏｘｉｄｅｉｎａｈｏｔｆｌｕｉｄｉｚｅｄｂｅｄ[Ｊ].ＣｏｍｂｕｓｔｉｏｎａｎｄＦｌａｍｅꎬ１９９７ꎬ１１０(３):３５１－３６５.[１５]㊀ＺｈａｏＺＢꎬＱｉｕＪＳꎬＬｉＷꎬｅｔａｌ.ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｍｉｎｅｒａｌｍａｔｔｅｒｉｎｃｏａｌｏｎｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＮＯｏｖｅｒｃｏａｌｃｈａｒｓａｎｄｅｍｉｓｓｉｏｎｏｆＮＯｄｕｒｉｎｇｃｈａｒｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ[Ｊ].Ｆｕｅｌꎬ２００３ꎬ８２(８):９４９－９５７.[１６]㊀阮丹ꎬ齐砚勇ꎬ李会东.高温无催化剂条件下ＣＯ还原ＮＯ数值模拟研究[Ｊ].硅酸盐通报ꎬ２０１６ꎬ３５(６):１６７４－１６８１.[１７]㊀ＧｌａｒｂｏｒｇＰꎬＤａｍ￣ＪｏｈａｎｓｅｎＫꎬＭｉｌｌｅｒＪＡꎬｅｔａｌ.ＭｏｄｅｌｉｎｇｔｈｅｔｈｅｒｍａｌＤＥＮＯｘｐｒｏｃｅｓｓｉｎｆｌｏｗｒｅａｃｔｏｒｓ.Ｓｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔｓａｎｄｎｉｔｒｏｕｓｏｘｉｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ[Ｊ].ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＫｉｎｅｔｉｃｓꎬ１９９４ꎬ２６(４):４２１－４３６.[１８]㊀范志林ꎬ张军ꎬ林晓芬ꎬ等.生物质气再燃还原ＮＯｘ的数值模拟[Ｊ].能源研究与利用ꎬ２００７(１):７－１０.[１９]㊀ＳｃｈöｎｅｎｂｅｃｋＣꎬＧａｄｉｏｕＲꎬＳｃｈｗａｒｔｚＤ.ＡｋｉｎｅｔｉｃｓｔｕｄｙｏｆｔｈｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＮＯ￣ｃｈａｒｒｅａｃｔｉｏｎ[Ｊ].Ｆｕｅｌꎬ２００４ꎬ８３(４/５):４４３－４５０.[２０]㊀汪志诚.热力学统计物理[Ｍ].６版.北京:高等教育出版社ꎬ２０１９.３８１㊀第２期㊀㊀㊀㊀㊀㊀郭㊀强ꎬ等:煤中灰成分对ＣＯ还原ＮＯ反应的动力学研究进展４８１㊀㊀㊀辽宁大学学报㊀㊀自然科学版２０２３年㊀㊀[２１]㊀蓝庭钊ꎬ曾平ꎬ丑华.关于活化能 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氧还原反应动力学缓慢

氧还原反应动力学缓慢
氧还原反应的动力学缓慢可能是由多种因素引起的。

首先，氧还原反应涉及到氧气分子的参与，氧气分子属于气体，在溶液中的溶解度较低。

这使得氧气分子接触电极表面的机会减少，从而降低了反应速率。

其次，氧还原反应通常涉及到复杂的电子转移和化学反应步骤，包括氧气的还原和产生水分子的电子转移等。

这些步骤中可能存在能量壁垒，需要克服较高的能量才能完成反应，从而导致反应速率的减慢。

此外，反应物或产物的浓度也会对反应速率产生影响。

如果反应物的浓度较低，反应物之间的相互碰撞的机会也减少，从而影响反应速率。

最后，催化剂的作用可以加速氧还原反应的动力学过程。

如果缺乏适当的催化剂，反应速率可能会减慢。

总之，氧还原反应的动力学缓慢可能是由于氧气分子溶解度低、复杂的反应步骤、能量壁垒、反应物浓度低以及缺乏催化剂等多种因素的综合影响。

NO促进碱液吸收NO的作用机理（可编辑）

NO促进碱液吸收NO的作用机理第 12卷第 5期过程工程学报 Vol.12 No.52012 年 10 月 The Chinese Journal of Process Engineering Oct. 2012 NO 促进碱液吸收 NO 的作用机理2高放, 刘芳, 张俊丰, 黄妍, 杨柳春湘潭大学环境科学与工程系,湖南湘潭 411105摘要:在鼓泡床反应器中实验研究了碱液吸收 NO 过程中 NO 对 NO 吸收的促进作用,考察了 NaOH 浓度、NOx 2 x6体积分数、NO/NO 体积比及反应温度283?358 K对 NO 吸收效率的影响. 结果表明,在 NO ≥600×10 ?, NO/NO2 x x 2≤2 ?的条件下, NO 有效促进了碱液对 NO 的吸收,且吸收 NO的效率高于NO反应体系气相与液相产物分析表明,2 2吸收过程产生的暂态中间活性组分存在类催化作用,其反应机理为 NO 与气相中 H O 反应生成 HONO+M,其部分在液膜分解生成 NOaq和?OH,生成的 NOaq进入液相,?OH与气相中的 NO反应,促进了 NO的吸收关键词:氮氧化物;一氧化氮;碱液吸收;机理中图分类号:X511文献标识码:A文章编号:1009?606X201205 ?0796?07[3] [4?7]而去除国内外很多学者针对 NO研发出不同的湿1 前言式脱硝方法,如碱液吸收、液相还原吸收法、液相氧化“十一五”期间,我国SO 的排放量得到了有效控吸收法和络合吸收法等. 由于烟气/废气中低浓度 NO被2制,从 2007年开始逐年递减,但 2010年我国发生较重氧化为 NO 的速度缓慢、化学强制氧化 NO成本过高等2酸雨降水 pH 均值5.0和重酸雨降水 pH 均值4.5的原因, NO 氧化吸收脱NO 法尽管成熟但工业应用不多x[1]城市比例与 2009 年基本持平我国“十一五”期间氮本工作提出直接向烟气中配加 NO 量 70% ?90% ?的氧化物NO 的排放量急剧增加, 2005年为 191万 t, 2010 NO 配合脱除 NO,添加的 NO 可为成品 NO 由硝酸生2 2 2年则超过了 2000万 t,NO 逐渐取代 SO 成为酸雨的主产企业提供,在生产硝酸的吸收塔前侧线引出含 NOx 2 2要前驱体. 我国在“十二五”环境规划中提出了对 NO 的原料气,加压灌装即可得到,也可采用氨NH 就地x 3的总量控制要求催化氧化制得,该法运行成本远低于将烟气/废气中低浓烟气/废气中 NO 占 NO 排放总量的 90% ?95% ω, 度 NO氧化为 NO 所需的氧化剂成本. 无论是传统的碱x 2[2]NO 易溶于水较易脱除 ,因此烟气/废气脱硝主要是脱液吸收法还是配 NO 吸收 NO 法,都需要特别关注22除 NO. 根据 NO, NO 含量不同,可采用不同的脱硝方NO /NO体积比,通常认为该值在 1.3 ?1.0 之间时,NO2 2 x法,以 NO 为主的 NO 废气可用吸收法净化,而以 NO 的吸收效果最好. 文献[8 ?10]在研究水吸收 NO 传质2 x x为主的 NO 废气可将 NO 部分化学氧化或催化氧化为反应的基础上,总结了碱液吸收 NO 的反应机理,图 1x xNO 再吸收治理,也可将 NO 催化还原为无害的 N 进表明 NO 能以 N O , N O , NO 等形式多途径被吸收,而2 2 2 2 4 23 2kk 611 62NO+O 2NO , NaNO +NaNO +H O,2 2 2NO +2NaOH2 23 2pNOxc kk Ci 72p NaNO +NaNO +H O, 7NO N O +2NaOHxi 2 4 2 3 22NO 2N O , 222 4pPartial pressure of NO in gas bulkNO xx-c pPartial pressure of NO in gas filmOH NO xxik33NO+NON O , cConcentration of NO in liquid film 2 2 3 c NO xLC xi?k cConcentration of OH in liquid bulk8 OH82NaNO +H O,N O +2NaOHk 2 3 2 24cConcentration of product in liquid film NO+NO +H O 4 Ci2HNO ,2 2 2kc cConcentration of product in liquid bulk9 LCNOxiHNO +NaOH NaNO +H O, 9k 2 2 25HNO +HNO , 52NO +H O 3 22 2k1010HNO +NaOH NaNO +H O.3 3 2Gas bulk Gas film Liquid film Liquid bulkFilm图1 NO 在 NaOH溶液中的吸收机理xFig.1 Aqueous absorption mechanism of nitric oxide with sodium hydroxide in aqueous solution收稿日期:2012 ?07 ?13,修回日期:2012 ?10 ?08基金项目:湖南省自然科学基金资助项目编号:12JJ3020作者简介:高放1987 ?,男,吉林省长春市人,硕士研究生,主要从事大气污染治理新技术开发与应用研究,E-mail: cs911kj@163;张俊丰,通讯联系人,Fax: *************,E-mail: xtuzhjf@163. 第 5期高放等: NO 促进碱液吸收 NO 的作用机理7972NO必须转化为 NO 或与 NO 配合成 N O 后再被吸收. 高纯 NO纯度≥99.9%和 NO 纯度≥99.99%模拟废气2 2 2 3 2受 NO 与 NO 生成 N O 反应平衡的限制,理论上生成以 NaOH化学纯与去离子水配成吸收液2 2 3的 N O 量远小于 NO 与 NO 被碱液吸收的量;若仅以 2.2 实验装置和分析仪器2 3 2N O 形式吸收 NO,则碱液对 NO 的吸收效率很难高于实验以内径 20 mm、高 500 mm的鼓泡床作为吸收2 3NO ,但实际情况并非如此,原因有待研究. 以往的研反应器,实验系统如图2 所示,分为配气、反应、加热2究大多仅测定了 NO 总的吸收效率与氧化度之间的关保温及在线监测几个部分. 实验过程中,钢瓶气体N ,x 2系,而未将 NO和 NO 的脱除效率分开考察,不便于了 O , NO/N , NO /N 通过减压、调节流量配制成模拟废2 2 2 2 2解 NO和 NO 各自的脱除效果,更无从深究其吸收速率气,混合均匀后进入鼓泡床吸收器,吸收后的尾气经在2的关系;同时,以往的研究大多通过 NO的氧化来调整线监测、尾气处理瓶吸收后排空. 实验中采用美国热电NO 的氧化度,缺乏对氧化度的准确调控. 公司 42i-HL 型 NO 分析仪对废气中的 NO 和 NO 进行x x 2本工作向模拟气流中通入定量 NO ,精确调节 NO 在线分析. 反应后的吸收液采用 WYIC 6000 型离子色2 x中NO /NO 体积比后进行碱液吸收,分别对NO和NO 谱仪Ionchromatography,安徽皖仪科技股份有限公司2 2在碱液中的吸收效率进行测定,同时分析吸收液中的离对液相中的离子成分和含量进行分析. NO 的氧化效率子成分和含量,研究碱液吸收 NO 的机理,特别是 NO γ、NO 和 NO 吸收率η的计算如下:x 2 2促进碱液吸收 NO 的作用机理. 同时,考察了操作条件γ /, 11NO NO 0NO2对碱液吸收 NO和 NO 的影响,计算出不同操作条件下2NO 和 NO 的传质速率,还初步分析了配加 NO 碱液吸η /, 122 2 NO 0NO NO 0NO收 NO 的可行性η /,13NO 0NO NO 0NO2 2 2 22 实验式中, γ为 NO 的氧化效率, η为 NO 的吸收效率,NO NO2.1 材料与试剂为进气口 NO的体积分数,为反应器出口处 NO0NO NO的体积分数, η为 NO 的吸收效率,为进气口实验采用工业纯氮气和氧气湖南省湘钢梅塞尔气NO 2 0NO2 2体产品有限公司为载气,以大连大特气体有限公司产 NO 的体积分数,为反应器出口处 NO 的体积分数2 NO 221. N22. O23. NO/N24. NO /N2 25. Rotameter6. Mass flowmeter7. Mixing bottle8. Absorption tube9. Heater10. Safe trap11. NO/NO analyzerx12. Absorption bottle of tail gas图 2 实验装置示意图Fig.2 Schematic diagram of experimental apparatusNO 和 NO 的传质速率 K计算如下:23 结果与讨论3.1 NaOH 吸收液吸收模拟气中 NOK ?' Q/22.4 ×3600A, 14 xNO NO在室温下,以 0.5 mol/L NaOH溶液为吸收液,气K ?' Q/22.4 ×3600A, 15NO NO2 2 ?6量为 40 L/h,进口 NO 体积分数为 300 ×10 ,调节氧气式中, ?' 为 NO 被吸收的体积分数, ?' 为 NO 被吸浓度,考察自然条件下不配加 NO 时,NO 在反应器中NO NO 2 22收的体积分数,Q 为气体流量计算时取标准状态,A 的氧化吸收效果,结果见图 3. 实验条件下,氧气浓度为 3% ?12% ?时,吸收塔内 NO 的最大转化效率为 9%,为鼓泡塔中接触面积 798 过程工程学报第 12卷[15?17]碱液对 NO 基本不吸收. 虽然 NO的氧化反应1在热力继续与气相中的 NO 合成 HONO,并释放出 NO :x 2Surface学上可自发进行,但由于反应速率 k 的限制,且作为主12NO+← H O?→+ HONO HNO , 1622 3要反应推动力的 NO 浓度较低,仅提高 O 浓度很难提2SurfaceHNO+← NO ?→+ HONO NO1732高 NO 的氧化效率由反应16, 17生成的 HONO 在低温时会分解出10 [18?21] [22]大量羟基自由基 ?OH同时, Ramazan 等在实验2.0室模拟 NO 水膜界面上的水解和异构化时证明,在气液821.5相界面上反应16依然可进行,而 ?OH 会与 NO 发生均6[23?25]相反应 :1.04OH+NO+M →HONO+M180.52[26]此外,Sarwar等研究发现,HONO+M会在光照0.0下分解成?OH与 NOaq,反应18表明 NO 作为难溶性气体除了以 N O 形式进入液相外,还可在 NO 的类催0 369 12 2 3 2化作用下进入液相Oxygen content %[27]Macneil 等研究贵金属催化氧化 ?碱液吸收 NO图 3 氧气浓度对 NO氧化度和吸收效率的影响时发现,液相中以 Si/C 基为催化剂时,NO 会与 OHFig.3 Effect of O content on NO conversion rate and2removal efficiency of NO发生如下反应:OH +HONO →NO +H O,19在相同条件下配加 NO ,调节 NO/NO 1 ?,NO 2 22 2吸收效率达 98%,且明显高于 NO 图 4,这与顾永祥2 HONO+M →OH +NOaq, 20[8]等的结论不同. 因为 NO 在碱液吸收过程中有较多的x2NOaq+4OH →2NO +2H O+2e 212 2气相、液相平行反应,可通过对吸收液液相进行分析,当混合气进入反应装置后,在砂层作用下形成均匀进而探寻吸收 ?反应途径,分别在 600, 1200, 1800 s时连续的气泡进入吸收液,并在液相主体中形成一段液泡? 对吸收液取样分析 NO 和 NO 浓度,结果如图 4所示, 2 3膜,导致部分 NO 和 NO 通过反应16 ?21被吸收. 同2?在 600 ?1800 s 的反应时间内,NO 浓度约为 NO 浓度2 3时,假设的中间产物 HONO+M的存在解释了 NO 在2的 2 倍,这与气体中吸收比例 NO/NO 1.7 ?相近,与2碱液中吸收量减少对 NO 吸收影响不大[11]Thomas等的结论一致. 在实验条件下,通过化学计量3.2 NaOH 浓度对脱硝效率的影响法对吸收反应物进行核算,发现无论是气相中 NO 的吸x6室温条件下,NO 体积分数为 600 ×10 , NO/NOx 2收效率,还是液相中的离子浓度都无法完全按图 1的反1 ?时,模拟烟气通入不同浓度的吸收液进行吸收实验应模式进行,说明文献报道的吸收机理存在不足吸收液中 NaOH 浓度C 对 NO 和 NO 吸收效NaOH 21.4率的影响如图 5 所示,当 C 0.5 mol/L 时,NO 的吸NaOH1001.2 收效率随 NaOH 浓度增大显著提高,这是因为液相中80 1.0 NaOH浓度增加后,提高了液相传质推动力,进而促进NO 60NO NO 的吸收;当 C 0.5 mol/L,对 NO 吸收的影响不0.8 NaOH2NO2大. 但随 NaOH 浓度增加 NO 的吸收效率却逐渐降低0.62 40NO3因 NO 是易溶性气体, 吸收过程主要为气膜控制, NaOH20.420[2]浓度增加对 NO 的吸收本就无明显促进作用 ,加之液20.20相粘度增大反而使 NO 吸收效率下降20.00 400 800 1200 1600 2000计算得出 NO 和 NO 在碱液中的传质速率如图 62Time s所示,将模拟废气按 NO/NO 1 ?通入反应器时,相同2图4 NaOH吸收脱出 NO 的效果x碱度下 NO 的传质速率小于 NO的传质速率,随 NaOH2Fig.4 Removal efficiency and quantity of NO by NaOHx浓度增大,传质速率呈先增大后减小的趋势. 实验结果文献[12 ?14]在研究大气中 NO 歧化反应时,发现进一步表明,图 1 中假设的吸收机理已无法完全解释2NO 与 H Og在相界面发生反应[式16],生成的 HNO NO 与 NO 在碱液中的吸收过程2 23 2Quantity mmolRemoval efficiency %NO conversion rate %Removal efficiency % 第 5期高放等: NO 促进碱液吸收 NO 的作用机理799210080806060C mol/LNaOH 40C mol/LNaOH0.1400.10.50.5201.0201.03.0 3.000 100 200 300 400 500 6000 100 200 300 400 500 600Time sTime s图5 NaOH浓度对 NO和 NO 吸收效率的影响2Fig.5 Effect of NaOH concentration on removal efficiency of NO and NO245C mol/LNaOH0.120.5C mol/LNaOH1.030.10.53.01.03.0140 80 120 16040 80 120 160Time s Time s图6 NaOH浓度对 NO和 NO 传质速率的影响2Fig.6 Effect of NaOH concentration on mass transfer rate of NO and NO2100100808060606NO ×10 ,x40 40040 NO ×10 , ?x5004006002050020700600800 7008000 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600Time s Time s 图7 NO 体积分数对 NO和 NO 吸收效率的影响x 2Fig.7 Effect of feed concentration of NO on removal efficiency of NO and NOx 23.3 进口 NO 浓度对脱硝效率的影响应,所以碱液吸收主要以 NO 和 N O 的形式进行. NOx2 2 4 x6NO/NO 1 ?时,进口 NO 浓度对吸收效果的影响为 600 ×10 ?时,NO 吸收效果明显增强,这一方面是2 x6如图 7所示. NO 500 ×10 ?时, 碱液以吸收 NO 为主; 因为提高 NO 浓度会增大气相传质推动力,另一方面x 2 x6NO 600 ×10 ?时,碱液以吸收 NO 为主NO与 NO 生成的 N O 及由 NO 参与生成的 HONO浓x 2 2 3 26NO 500 ×10 ?时,平衡条件下 N O 含量为度增大,都促进了 NO 的吸收x 2 36 [2]0.2 ×10 ? ,且由于 NO 含量较低,在相界面上生成实验结果也能表明,NO与 NO 在吸收过程中不仅2 2的 HONO 分解出的?OH 极其微少,难与界面上的 NO反相互协同促进,同时还存在类催化作用. NO 为xRemoval efficiency of NO %4 2Removal efficiency of NO %K [×10 kmol/m ?s]NORemoval efficiency of NO % ?4 22 Removal efficiency of NO %K [×10 kmol/m ?s]2NO2800 过程工程学报第 12卷6600 ×10 ?时,NO 的吸收效率比 NO 高近 30%;NO 降低2 x6增至 800 ×10 ?时,吸收率差减小到 13%. 反应图 8为进口 NO 浓度对传质速率的影响. 随着 NOx x16 ?18一方面需要 NO 的参与,同时生成的 NO +M 浓度增大,NO和 NO 的传质速率增大,且 NO的增幅2 2 2会对 NO 进入液膜形成阻力,从而导致 NO 吸收效率大于 NO2 2 26556NO ×10 , ?6xNO ×10 , ?3x400500400600700800500226007008001 140 80 120 160 40 80 120 160Time sTime s图8 NO 浓度对 NO和 NO 传质速率的影响x 2Fig.8 Effect of NO feed concentration on mass transfer rate of NO and NOx 23.4 NO/NO 对脱硝效率的影响2100碱液对单独的 NO 无法吸收,当模拟气氛中只有80NO 时,吸收效率为 87%. 进一步调节 NO/NO ,其对2 21.0脱硝效率的影响如图 9所示. 逐渐增加气体中 NO 的比260例,NO 的吸收效率明显增强,当 NO/NO 1.0 ?时,240NO 吸收率最高,此后 NO 比例继续增加 NO吸收率无NO 0.5 2NO220明显变化;增大 NO/NO 比 NO 吸收率先增大后减小2 2证明了 NO+NO 在液相中除协同吸收外,还伴有类催化20 0.001 2 3 4作用. 因为 NO/NO 2 ?时,除少量 NO+NO 参与生成2 2NO/NO ?2N O 吸收外,还有足够的 NO 与 H Og反应生成2 3 2 2图9 NO/NO 对脱硝效率的影响HONO+M,而经 HONO+M光照分解的?OH可与 NO 2Fig.9 Effect of NO/NO on removal efficiency of NO and NO2 2在相界面反应吸收. 当 NO/NO 4 ?时,气相组分中26NO 只有 120 ×10 ?,NO 在气液传质中的推动力降 NO/NO 比对 NO 传质过程的影响如图 10 所示,2 2 2 x低,使 NO 吸收率降低;同时,由 NO 参与生成的可见, NO/NO 比对 NO传质速率的影响明显大于对 NO2 2 2 2的影响HONO+M和?OH 大幅下降,致使对 NO 基本无吸收4.05NO/NO ?3.5240.5 1.02.033.0NO:NO ?3.024.00.51.022.03.02.54.0140 80 120 160 40 80 120 160Time sTime s图10 NO/NO 比对 NO和 NO 传质速率的影响2 2Fig.10 Effect of NO/NO on mass transfer rate of NO and NO 2 2?4 24 2K [×10 kmol/m ?s]K [×10 kmol/m ?s]NONORemoval efficiency %4 24 2K [×10 kmol/m ?s]NO K [×10 kmol/m ?s]2NO2Ratio of absorption NO to NO2第 5期高放等: NO 促进碱液吸收 NO 的作用机理80123.5 吸收温度对脱硝效率的影响 NO/NO 0.5 ?2.0 ?时,NaOH 对 NO 的吸收效果可达2吸收温度对脱硝效率的影响如图 11 所示. 反应温 90%以上度升高至 358 K 的过程中,NO 的吸收率下降约 20%, 4温度升高不利于NaOH对 NO 的吸收,且对 NOx而 NO 的吸收率波动较小. 表明反应温度升高抑制了碱吸收的抑制作用大于 NO液对 NO 的吸收,难溶的 NO 的吸收受到了比 NO 更大x 2参考文献:的抑制. 而如果以文献[8]认为的反应进行,降低的 NO [1]. 2010 年中国环境状况公报 [R]. 中国环保部, 2010. 32[2] 童志权. 大气污染控制工程 [M]. 北京:中国机械出版社, 2006与 NO 吸收效率也应是 1:1. 这从另一方面说明, NO 除240 ?42与 NO 生成 N O 被吸收外,还会在 NO 的类催化作用2 23 2[3] 郭凤,余剑,朱剑虹,等. Mn ?Fe ?Ce/TiO 低温 NH 选择性催化还2 3下与液膜中的?OH 自由基反应而被吸收. 温度升高影响原 NO [J]. 过程工程学报, 2009, 96: 1193 ?1197[4] 夏斌,童志权,黄妍,等. CuSO ?CeO /TS 催化氧化 NO 及其抗4 2了 HONO+M的生成,与 NO 反应的?OH 自由基减少,H O和 SO 毒化性能 [J]. 过程工程学报, 2010, 101: 143 ?1482 2导致 NO 的吸收率下降较大[5] 周春琼,邓先,徐伟,等. 乙二胺合钴/尿素湿法同时吸收 SO 和2NO [J]. 化工学报, 2006, 573: 646 ?649[6] Owusu S O, Adewuyi Y G. Sonochemical Removal of Nitric Oxidefrom Flue Gases [J]. Ind. Eng. Chem. Res., 2006, 4513: 4475 ?448590[7] 史占飞,熊源泉,谢红银,等. 尿素、碳酸氢铵/添加剂同时脱硫脱硝试验研究 [J]. 东南大学学报, 2011, 413: 592 ?59680[8] 顾永祥,谭天恩. 氢氧化钠水溶液吸收氧化氮传质 ?反应过程 [J] NONO70 高校化学工程学报, 1990, 42: 158 ?1672[9] Thomas D, Vanderschuren J. The Absorption ?Oxidation of NO withx60Hydrogen Peroxide the Treatment of Tail Gases [J]. Chem. Eng. Sci., 1996, 5111: 2649 ?265450[10] Chen G Q, Gao J H, Gao J M, et al. Simultaneous Removal of SO2280 290 300 310 320 330 340 350 360and NO by Calcium Hydroxide at Low Temperature: Effect of SOx 2Temperature KAbsorption on NO Removal [J]. Ind. Eng. Chem. Res., 2010, 4923: 212140 ?12147图 11 吸收温度对脱硝效率的影响[11] Thomas D, Vanderschuren J. Analysis and Prediction of the LiquidFig.11 Effect of temperature on removal efficiencyPhase Composition for the Absorption of Nitrogen Oxides intoof NO and NOAqueous Solutions [J]. Sep. Purif. Technol., 2000, 184: 37 ?45[12] Kurtenbach R, Becker K H, Gomes J A G, et al. Investigations of4 结论Emissions and Heterogeneous Formation of HONO in a Road Traffic Tunnel [J]. Atmos. Environ., 2001, 3526: 3385 ?3394向含 NO 烟气中配加 NO ,分析了气相 NO 中 NO2 x[13] Kotamarthi V R, Gaffney J S, Marley N A, et al. Heterogeneous NOx和 NO 在碱液中的吸收效率,结合吸收液中液相组成与2Chemistry in the Polluted PBL [J]. Atmos. Environ., 2001, 3526: 含量,研究了鼓泡床中 NO 对 NO 在碱液吸收中的促进24489 ?4498机理,并对操作条件进行了研究,得到以下结论: [14] Finlayson-Pitts B J, Wingen L M, Sumner A L. The Heterogeneous Hydrolysis of NO in Laboratory Systems and in Outdoor and Indoor 21在自然条件下,烟气中 O 氧化 NO 的幅度十分2Atmospheres: An Integrated Mechanism [J]. Phys. Chem. Chem有限,O 对配加 NO 碱液吸收 NO 的影响不大. NO 和2 2Phys., 2003, 52: 223 ?242NO 不是简单地以 N O 的形式吸收,NO 在碱液吸收2 23 2 [15] Rivera-Figueroa A M, Sumner A L, Finlayson-Pitts B J. LaboratoryStudies of Potential Mechanisms of Retoxification of Tropospheric NO 过程中存在类催化作用,与 NO 生成非稳定的中间Nitric Acid [J]. Environ. Sci. Technol., 2003, 373: 548 ?554物质,促进了 NO的吸收. 配加 NO 吸收脱除 NO 在理2[16] Fairbrother D H, Sullivan J D, Johnston H S. Global Thermodynamic论上是可行的Atmospheric Modeling: Search for New Heterogeneous Reactions [J]Phys. Chem. A, 1997, 10140: 7350 ?73582 用 0.1 ?3.0 mol/L NaOH 溶液吸收 NO x[17] Noyholt J, Jorth J H, Raes F. Formation of HNO on Aerosol2NO/NO 1, ?,0.5 mol/L NaOH对 NO 的吸收效率最2Surfaces during Foggy Periods in the Presence of NO and NO [J]2高,高于 0.5 mol/L 的 NaOH 对 NO 的吸收无明显促进Atmos. Environ., 1992, 262: 211 ?217作用;0.1 mol/L NaOH 对 NO 的吸收效率最高,NaOH [18] Alicke B, Platt U, Stutz J. Impact of Nitrous Acid Photolysis on the2Total Hydroxyl Radical Budget during the Limitation of Oxidant 浓度增大,NO 吸收率反而下降2Production/Pianura Padana Produzione di Ozone Study in Milan [J]. J3 NO/NO 1 ?条件下,碱液吸收不同浓度的2Geophys. Res., 2002, 10722: 8196 ?8213?6NO ,NO 600 ×10 ?时,碱液以吸收 NO 为主,NOx x 2 x [19] Stutz J, Alicke B, Neftel A. Nitrous Acid Formation in the Urban6 ?6Atmosphere: Gradient Measurements of NO and HONO over Grass2600 ×10 ?时, NO的吸收率高于 NONO 600 ×10 ?,2 xRemoval efficiency %。

化学反应动力学的非均相反应

化学反应动力学的非均相反应化学反应动力学是关于反应速率和化学反应机理的研究。

非均相反应是指反应物和催化剂不同种类之间的反应，通常涉及多相反应体系。

因为反应物和催化剂在物理和化学性质上不同，导致反应过程非常复杂，反应速率也往往比均相反应慢很多。

非均相反应的动力学研究是为了探究反应速率及其影响因素。

其他的研究目标包括催化剂的选择和设计、理解反应机理、防止废物产生、减少反应条件如温度和压力、提高反应选择性等。

因为非均相反应的物理化学过程繁杂，动力学研究应用了不同的技术，包括吸附、谱学、电化学、计算化学和表面分析等。

这些技术的共同目标是找到催化剂与反应物间的相互作用和表征和测量反应中心，以便优化反应条件并提高反应效率。

氧气分子为了被活化成活性氧物种，必须首先被吸附到金属表面上。

这一表面吸附步骤是反应动力学研究中的关键步骤。

研究结果表明，反应物的化学计量比、催化剂结构、催化剂与反应物之间的相互作用、电子结构和表面活性位的数量等对反应的速率和选择性有很大的影响。

催化剂的选择对反应速率和选择性有很大的影响，因此催化剂的开发非常重要。

除了高活性，催化剂还必须是可再生的和低成本的。

目前，探索金属、氧化物和纳米材料作为催化剂的应用是反应动力学研究的一个热点。

另一个热点研究领域是非均相反应的光化学反应动力学。

这些反应发生在吸附在催化剂或固体表面的光敏性反应物上。

研究表明，这些光敏性反应物对光敏化催化剂的类型、光照强度、光照时间以及反应物种类和浓度等因素非常敏感。

在光敏化反应中，吸附在催化剂表面的光敏性反应物被激发，进而产生一系列化学物种，从而触发反应。

因此，要研究催化剂和光敏反应物之间的相互作用和反应机理非常重要。

总之，非均相反应动力学研究对提高反应效率、促进可持续发展和减少废物产生非常重要。

未来的研究方向包括开发新型催化剂、深入了解反应机理、优化反应条件和发展新的表征和测量技术。

固体高分子脱硝剂选择性非催化还原NOx特性

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 9 期固体高分子脱硝剂选择性非催化还原NO x 特性朱传强1，2，茹晋波1，孙亭亭1，谢兴旺1，李长明3，高士秋2（1 光大环境科技（中国）有限公司，焚烧技术研究所，江苏南京 211100；2 中国科学院过程工程研究所，多相复杂系统国家重点实验室，北京 100190；3 北京工商大学生态环境学院，北京 100048）摘要：在流化床反应器中研究了固体高分子脱硝剂选择性非催化还原（PNCR ）脱硝效率、影响因素及反应机理。

结果表明，固体脱硝剂炉内发生非催化还原反应，在850～1150℃范围内，随着温度升高，脱硝效率逐步增加，在950℃达到最佳（97%左右），之后脱硝剂主要受高温氧化反应的影响，脱硝效率下降。

氧气不利于脱硝反应，随着氧气的增加，脱硝效率逐渐降低；水蒸气加入能减弱O 2的氧化作用，延迟脱硝剂的高温氧化反应。

固体脱硝剂热分解过程的O 元素主要以CO 2形式析出，N 和C 元素生成NH 、CH 2和CN 等自由基，CH 2和CN 则通过与O 2、O 和OH 反应而消耗炉内强氧化性基团，抑制NO 的生成，加快NH 等自由基与NO 还原反应而实现高效脱硝。

该研究结果为高分子脱硝技术的应用提供了理论支撑和技术参考。

关键词：高分子非催化还原；选择性；聚合物；还原；脱硝效率中图分类号：X701；TQ426 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）09-4939-08Characteristics of selective non-catalytic reduction of NO x with solidpolymer denitration agentZHU Chuanqiang 1，2，RU Jinbo 1，SUN Tingting 1，XIE Xingwang 1，LI Changming 3，GAO Shiqiu 2(1 Everbright Environmental Technology (China) Co., Ltd., Incineration Technology Research Institute, Nanjing 211100, Jiangsu, China; 2 State Key Laboratory of Multi-phase Complex Systems, Institute of Process Engineering, CAS, Beijing100190, China; 3 School of Ecology and Environment, Beijing Technology and Business University, Beijing 100048, China)Abstract: The denitration efficiency, influencing factors and reaction mechanism of selective non-catalytic reduction of NO x with solid polymer denitration agent (PNCR) were explored in a fluidized bed reactor. The results showed that the denitration using solid denitration agent was mainly a non-catalytic reduction reaction. As temperature increased from 850℃ to 1150℃, the denitration efficiency increased with temperature, with the highest denitration efficiency of 97% at 950℃, and then the denitration efficiency decreased due to the high-temperature oxidation. The reaction did not need the oxygen and the denitration efficiency gradually decreased as the oxygen concentration increased. Steam addition could weaken the oxidation of denitration agent by O 2 and delay the high-temperature oxidation reaction. In the thermal decomposition of solid denitration agent, O element mainly escaped in the form of CO 2. And N and C elements were converted into active free radicals such as NH, CH 2 and CN. CH 2 and CN could react and thus consumed the strong oxidizing groups (e.g., O 2, O and OH) in the furnace, and inhibit the formation of NO, which might further accelerate the reduction reaction of NH and other free radicals with研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1997收稿日期：2022-10-25；修改稿日期：2023-04-24。

no 氧化动力学

no 氧化动力学
关于no氧化动力学的介绍如下：
氧化是化学反应的一种，涉及物质与氧气的化学反应。

在氧化过程中，no的反应速率受温度、压力、反应物浓度等因素的影响。

其中，温度是影响no氧化动力学的重要因素之一，根据阿累尼乌斯公式，速率常数k与反应温度T之间的定量关系为k=A·e^(-Ea/RT)。

此外，催化剂的选择也会影响no氧化的动力学。

例如，使用Pt/γ-Al2O3作为催化剂时，根据实验结果和反应动力学理论，提出了含有6对12个正、逆向基元反应的机理，确立了以气相NO与解离吸附在催化剂表面的O之间的反应为控制步骤的NO催化氧化总反应速率模型，并确定了动力学参数和反应的活化能为80.00。

在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的催化剂和反应条件，以优化no氧化的动力学性能。

偶氮还原酶和缺氧的关系

偶氮还原酶和缺氧的关系
偶氮还原酶是一种酶，它在生物体内起着重要的作用。

它主要
参与了一氧化氮的合成和代谢过程。

一氧化氮是一种重要的信号分子，在血管扩张、神经传导和免疫调节等生理过程中起着重要作用。

而缺氧则是指细胞或组织缺乏足够的氧气供应，这种情况可能发生
在高海拔地区、心脏病发作或肿瘤组织等情况下。

关于偶氮还原酶和缺氧的关系，有一些重要的方面需要考虑。

首先，偶氮还原酶在缺氧条件下的活性可能会受到影响。

一些研究
表明，在缺氧的环境下，细胞内偶氮还原酶的活性可能会受到抑制，这可能会影响一氧化氮的合成和释放。

这可能对血管舒张和氧气传
递等生理过程产生影响。

另外，一氧化氮本身在缺氧条件下也可能发挥重要作用。

在缺
氧的情况下，一氧化氮可能会参与调节血管张力，以帮助维持组织
的氧气供应。

在这种情况下，偶氮还原酶的活性对于调节一氧化氮
水平可能变得更加重要。

此外，一些研究还表明，在缺氧条件下，偶氮还原酶可能参与
调节炎症和免疫反应。

一氧化氮在免疫细胞中起着重要作用，而偶
氮还原酶的活性可能影响一氧化氮的生成，从而影响免炎症反应的调节。

综上所述，偶氮还原酶和缺氧之间存在着复杂的关系。

在缺氧条件下，偶氮还原酶的活性可能受到影响，这可能会对一氧化氮的合成和释放产生影响，进而影响血管舒张、氧气传递和免疫调节等生理过程。

然而，关于偶氮还原酶和缺氧之间关系的研究仍在进行中，我们对于这一关系的理解还有待进一步的深入研究。

焦炭催化CO还原NO的反应机理研究

Received :2019⁃12⁃24;Revised :2020⁃03⁃06　*Corresponding author.Tel :188********,E⁃mail :923126537@.　The project was supported by the National Key R&D Program of China (2016YFB 0600701)and Xinjiang Science and Technology Project (2019GY 05).国家重点研发计划(2016YFB 0600701)和新疆兵团科技项目(2019GY 05)资助焦炭催化CO 还原NO 的反应机理研究许紫阳*,岳　爽,王春波,刘瑞琪(华北电力大学能源动力与机械工程学院,河北保定　071003)摘　要:利用密度泛函理论,研究了焦炭催化作用下CO 还原NO 的化学反应机理,优化得到了均相反应路径以及在Zigzag 和Armchair 型焦炭表面上的异相反应路径中所有驻点的几何构型与能量,并对三条反应路径进行了动力学分析㊂结果表明,均相NO 还原反应的活化能为254.06kJ /mol ,而Zigzag 型与Armchair 型焦炭表面NO 异相还原反应的活化能分别为86.94与52.16kJ /mol ,说明焦炭在NO 还原反应中能够起到催化作用㊂在焦炭表面进行的CO 还原NO 的反应路径经历N 2形成㊁N 2释放及两步CO 2释放四个阶段,最终生成一个N 2分子与两个CO 2分子㊂此外,通过对比不同路径下异相反应的能量变化与动力学参数可知,焦炭表面结构对NO 还原反应特性存在较大影响;与Zigzag 型焦炭表面相比,基于Armchair 型焦炭表面的NO 还原反应决速步能垒值更低且反应速率更快,表明在Armchair 型焦炭表面上的NO 还原反应更易进行㊂关键词:NO ;CO ;异相还原;焦炭;密度泛函;反应动力学中图分类号:TQ 534 文献标识码:AReaction mechanism of NO reduction with CO catalyzed by charXU Zi⁃yang *,YUE Shuang ,WANG Chun⁃bo ,LIU Rui⁃qi(School of Energy ,Power Engineering and Mechanical Engineering ,North China Electric Power University ,Baoding 071003,China )Abstract :The mechanism of NO reduction with CO catalyzed by char was studied via density function theory (DFT ).The optimized configurations and stationary points of homogeneous and heterogeneous reactions on the char surfaces of Zigzag and Armchair were obtained.Finally ,kinetic analysis for both homogeneous and heterogeneous reactions were carried out.The results show that the activation energy of homogeneous NO reduction reaction is 254.06kJ /mol ,while only 86.94and 52.16kJ /mol for heterogeneous reaction on Zigzag and Armchair models ,respectively.This indicates that char is able to play an activating role in the NO reduction reaction.The NO reduction reaction on the char surface undergoes four stages of N 2formation ,N 2release ,and two stages of CO 2release ,and finally generates one N 2molecule and two CO 2molecules.Moreover ,the surface structure of char has a great influence on the characteristics of NO reduction pared to Zigzag char surface ,NO reduction reaction with Armchair⁃type has a lower energy barriers and higher reaction rate constants.That is ,the NO reacts easily with CO on the Armchair surface.Key words :NO ;CO ;heterogeneous reduction ;char ;density functional theory ;reaction kinetics 目前,中国能源消费结构以化石燃料为主,其中,煤炭的消耗量占中国一次能源消费总量的70%左右㊂据统计,中国每年煤炭消耗量的50%以上都用于燃煤电站火力发电,而燃煤发电产生的大量氮氧化物NO x 则是主要的大气污染物之一[1]㊂研究指出,大气中NO x 的常见存在形态主要包括NO ㊁NO 2与N 2O 等,其中,NO 含量占NO x 总量的90%以上[2]㊂空气中的大量NO 容易造成酸雨㊁光化学烟雾㊁平流层臭氧破坏和全球气候变暖等各种环境问题[3]㊂近年来,为控制燃煤电站NO 的排放,燃料分级㊁空气分级㊁烟气再循环等众多低氮燃烧控制技术得到了快速发展[4],其中,燃料分级再燃技术以其效率高㊁费用低㊁易实施等优点,成为中国目前主流的低NO x 燃烧技术之一[5]㊂燃料分级再燃技术又称煤粉再燃技术,其基本原理是在炉内再燃区喷入煤量为10%-20%燃煤总量的再燃煤粉,使煤粉在过量空气系数小于1的条件下燃烧,从而在再燃区形成较强的还原性气氛,以此达到还原NO x 的目的㊂由于再燃煤粉的存在,炉内再燃区内的NO 还原反应可以分为均相与异相反应两种,其中,异相反应主要表现为NO 与焦炭反应和焦炭催化NO 与CO ㊁H 2等还原性气体发生反应第48卷第3期2020年3月燃　料　化　学　学　报Journal of Fuel Chemistry and Technology Vol.48No.3Mar.2020两种途径[6]㊂Johnsson [7]在焦炭表面对NO 异相还原反应机理进行了动力学实验分析㊂结果表明,在焦炭表面NO 与CO 的反应相较于NO 与H 2等其他气体的反应更易进行,且反应速率常数较大㊂对于炉内再燃区域,煤粉贫燃产生的大量CO 会与主燃区产生的大量NO 发生均相与异相化学反应,具有强还原性的CO 气体分子与NO 发生反应生成N 2与CO 2分子,反应方程式如式(1)所示[8,9]㊂2NO +2CO均相/→焦炭催化N 2+2CO 2(1)王春波等[10,11]通过对比O 2/N 2与O 2/CO 2气氛下煤粉燃烧释放NO x 的不同特性,证实了还原性气体CO 是降低NO 释放量的重要原因㊂López 等[12]研究了CO 对异相NO 还原反应的影响规律㊂实验结果表明,CO 分子的参与能够促进焦炭表面NO 还原反应的进行㊂上述研究不断深化了对NO 还原反应的认识,但由于焦炭是一种由大量芳香环链形成的微晶多孔复杂结构组成[13],其表面上气固反应相对复杂,因此,仅采用传统实验测量手段很难对NO 异相还原反应的详细机理进行深入研究㊂近年来,随着计算机技术及量子理论的发展,量子化学可以从分子层面详细揭示微观反应机理㊂其中,密度泛函理论计算方法能够在保证计算精度的前提下优化计算成本,便于进行动力学及热力学等相关参数的计算,因此,被广泛应用于焦炭表面的化学反应机理研究[14-17]㊂余岳溪等[16,18]利用密度泛函理论计算方法,研究了N 2O 在煤焦表面的异相还原机理,得到了煤焦催化N 2O 异相还原生成N 2的反应路径㊂Gao 等[19]结合了密度泛函理论(DFT )与经典过渡态理论(TST ),计算得到了焦炭催化N 2O 异相反应的反应机理及动力学参数,结果表明,焦炭作为催化剂可显著降低异相N 2O 还原反应的反应能垒㊂除此之外,含氮煤焦表面还原NO x 的反应机理也被详细研究,Jiao 等[20,21]计算得到了NO 被含氮焦炭还原的反应路径,并且发现吸附在焦炭表面的CO 分子可显著降低剩余氧解吸阶段的能垒,从而提高反应速率㊂综上可知,目前对于焦炭催化NO x 还原反应的DFT 研究报道主要集中于N 2O 异相还原及含氮焦炭还原NO 的反应机理,而针对煤粉再燃过程中CO 还原NO 的反应机理研究报道较少㊂因此,本研究采用密度泛函理论计算方法,对均相以及异相CO 还原NO 的反应机理进行分子层面理论计算,对异相机理的研究采用Zigzag 与Armchair 两种焦炭模型㊂优化得到各反应路径上所有驻点的几何构型及能量,并从能量变化与动力学角度分析比较了均相以及两种异相反应路径下的反应特性,为深入研究煤粉再燃过程中低NO x 控制机理提供一定的理论指导依据㊂1　实验部分1.1　模型选择研究表明,焦炭主要是由12-25个碳原子簇构成的大型芳香族环型结构组成[22],其中,锯齿(Zigzag )型和扶手(Armchair )型的焦炭表面因具有较强的反应活性,常被用于焦炭反应机理研究[23-25]㊂余岳溪等[16]采用Armchair 模型,成功揭示了煤焦异相还原N 2O 的反应机理;张秀霞等[13,14]使用Zigzag 模型,完善了N 2O 在异相生成及还原的反应理论㊂Espinal 等[26]同时研究了H 在Zigzag 与Armchair 两种焦炭结构上反应生成碳氢化合物的反应机理,经实验验证,其计算结果与实验结果吻合良好㊂综上,本研究选取Armchair 与Zigzag 两种焦炭表面作为计算模型,结构见图1㊂图1　焦炭表面模型结构示意图Figure 1　Framework of char surface model1.2　计算方法本研究中的结构优化计算采用密度泛函理论中的B 3LYP 方法和Def 2⁃SVP 基组联用,能量计算及振动频率分析采用双杂化泛函理论中的B 2PLYP 方法和def 2⁃TZVP 基组联用[27],能量计算均考虑了零点能校正㊂根据几何优化计算,分别得到不同反应路径中的反应物(P )㊁产物(R )㊁各中间体(IM )及过渡态(TS )的几何构型,并通过振动分析和内禀坐标计算(IRC )确定所得过渡态的合理性,保证各过渡态结构与反应物㊁中间体和产物之间的正确连接[21]㊂本研究计算程序均为Gaussian 16[28]㊂采用经典过渡态理论(TST )可以得到各反应动力学参数,计算公式如下[29]:k =Γ×k B T h ×Q TS Q A ×Q B ×exp (-E a R ×T)(2)Γ=1+(124)㊃(hv m c k B T )2(3)762第3期许紫阳等:焦炭催化CO 还原NO 的反应机理研究式中,祝为量子隧道修正系数;E a 为反应能垒,kJ /mol ;R 为气体摩尔常数,J /(mol ㊃K );T 为温度,K ;k B 为玻尔兹曼常数,J /k ;h 为普拉克常数,J ㊃s ;Q TS ㊁Q A 和Q B 依次为过渡态TS ㊁反应物A 和反应物B 的配分函数;v m 为反应路径振动的频率;cm -1;c 为光速,单位为m /s ㊂2　结果与讨论2.1　均相反应均相NO⁃CO 反应的反应过程与能量变化见图2,反应中涉及的各驻点结构见图3㊂需要注意的是,反应路径中每一阶段内各驻点的能量均为相对于此阶段内反应物能量的能量之差㊂图2　均相NO⁃CO 反应的能量变化Figure 2　Potential energy surface changes inhomogeneous NO⁃COreactions图3　均相NO⁃CO 反应的各驻点结构示意图Figure 3　Structures of each stagnation point of homogeneous NO⁃CO reaction 结合图2和图3可知,均相NO⁃CO 反应经历了三个过渡态和五个中间体,最终反应生成一个N 2分子和两个CO 2分子㊂根据反应过程中分子数量的变化,可以将整个反应分为三个基元反应阶段,即NO 二聚体形成㊁N 2O 形成与N 2形成阶段㊂各阶段反应过程分别为:第一阶段自由气体状态下的两个NO 分子相互靠近逐渐形成IM 1,随后克服255.8kJ /mol 的反应能垒形成NO 二聚体㊂此过程中N -N 键键长变化为∞(R )→0.1981nm (IM 1)→0.1260nm (TS 1)→0.1257nm (IM 2);同时NO 分子的N -O 键由0.1148nm 被拉长至0.1390nm ,逐渐趋向于断裂;第二阶段游离的CO 分子攻击IM 2中的一个O 原子,C 原子与O 原子间距离由0.3089nm 缩短至0.1745nm ;同时IM 2中N -O 键发生断裂,键长由0.1390nm 伸长至0.1505nm ㊂最终反应经过渡态TS 2形成一个CO 2分子和一个N 2O 分子,此阶段的反应能垒为108.4kJ /mol ;第三阶段另一个游离的CO 分子克服226.1kJ /mol 的能垒夺走N 2O 中的一个O 原子,反应最终生成一个N 2分子和两个CO 2分子㊂由均相NO⁃CO 反应的能量变化可以发现,反应过程中的第一阶段,即NO 二聚体的形成过程能862　燃　料　化　学　学　报第48卷垒最高,这说明在此均相反应中由IM 1到IM 2的基元反应是整个反应的决速步㊂此外,通过对比N 2O 形成与N 2形成阶段的反应过程可以看到,N 2O 形成阶段能垒较低,这表明,在均相NO⁃CO 反应中,NO 二聚体(IM 2)比N 2O 分子更容易与CO 发生反应㊂2.2　焦炭催化异相反应在焦炭表面进行的异相反应均以化学或物理吸附作为反应的第一步㊂对于本研究焦炭表面CO 还原NO 的异相化学反应,NO 在焦炭表面的吸附是整个还原反应的第一步㊂研究指出[18],NO 在焦炭表面吸附可分为O⁃down ㊁N⁃down 与Side⁃on 三种方式,其中,O⁃down 与N⁃down 吸附方式表现为NO 分子中的O 原子与N 原子分别单独吸附在焦炭表面活性位点,而Side⁃on 吸附方式则表现为NO 分子水平吸附在焦炭表面上两个活性位点㊂Kyotani 等[30]的研究表明,相较于其他两种吸附方式,NO 主要以Side⁃on 方式吸附于焦炭表面㊂因此,本研究在对异相反应的机理研究中,均采用NO 以Side⁃on 方式吸附在Zigzag 与Armchair 焦炭表面上的构型作为起始反应物,优化后的NO 吸附结构如图4所示,并给出了吸附在焦炭表面的N -O 键键长㊂同时为便于描述,对焦炭模型中所有参与反应的原子进行了编号㊂图4　起始反应物结构Figure 4　Initial reactant structure 由图4可知,吸附在Zigzag 与Armchair 型焦炭表面上的NO 分子,其N -O 键的长度分别为0.1416和0.1368nm ;而自由气体状态下的NO 分子,其N -O 键的长度仅为0.1100nm ㊂可以看到,NO 分子吸附在焦炭表面后其N -O 键明显被拉长,N ㊁O 原子趋向于分离,说明焦炭能够促进NO 分子的裂解,从而加快还原反应的进行㊂2.2.1　Zigzag 型焦炭催化异相反应(路径1)Zigzag 型焦炭催化异相NO⁃CO 反应的过程与能量变化见图5,反应中涉及的各驻点结构见图6㊂为便于描述,将该反应路径称为路径1㊂图5　Zigzag 型焦炭催化异相NO⁃CO 反应的能量变化Figure 5　Potential energy surface change ofheterogeneous NO⁃CO reaction catalyzed by Zigzag char 结合图5与图6可以看到,反应路径1经历了四个过渡态和七个中间体,最终反应生成一个N 2分子和两个CO 2分子㊂与均相反应类似,根据反应过程中反应分子数量的不同,将反应路径1分为四个反应阶段,分别为N 2形成㊁N 2释放以及两步CO 2释放阶段,其中,前两个阶段为NO 异相还原过程,后两个阶段为CO 2脱附过程㊂各阶段反应过程描述如下:(1)首先,游离的NO 分子以O⁃down 形式吸附在起始反应物Z 1上形成稳定中间体IM 1,N -O 键长由0.1100nm 被拉长为0.1323nm ,已经趋向于分离㊂随后,IM 1中两个N 原子相互靠近并克服84.7kJ /mol 的反应能垒形成N 2分子,此过程中N -N (11)键键长变化为:0.3439nm (IM 1)→0.1994nm (TS 1)→0.1283nm (IM 2);(2)两个游离的CO 分子首先吸附在IM 2中两个自由O 原子上形成IM 3;随后N 2分子经过渡态TS 2从焦炭表面脱离,C (4)-N (11)键长由0.1423nm 拉伸至0.3860nm ㊂在脱离过程中N 2分子的N -N 键的长度由0.1190nm (IM 3)缩短至0.1100nm (IM 4),最终与自由气相状态下N 2分子的N -N 键键长一致,从而实现N 2从焦炭表面的完全脱附㊂此阶段的反应能垒仅为15.2kJ /mol ;(3)吸附在C (6)位点上的CO 2分子经过67.5kJ /mol 的反应能垒后从焦炭表面脱离,C (6)-O 键键长变化为:0.1403nm (IM 5)→0.1810nm (TS 3)→0.3368nm (IM 6);与此同时,CO 2分子的C -O -C 键角由130.7°增大至180°;(4)与阶段(3)类似,吸附在C (2)位点上的CO 2分子克服72.2kJ /mol 的反应能垒脱离焦炭表面,C (2)-O 键长由0.1404nm 增长至0.3314nm ,CO 2分子的C -O -C 键角由132.2°增大至180.0°㊂根据反应路径1中NO 异相还原过程即阶段962第3期许紫阳等:焦炭催化CO 还原NO 的反应机理研究(1)与阶段(2)的能量变化可知,阶段(1)的反应能垒较高㊂这说明在Zigzag 表面的NO 异相还原反应过程中,阶段(1)即IM 1→IM 2的反应是此NO 异相还原过程的决速步㊂与均相NO 还原反应决速步的能垒相比,路径1中NO 异相还原反应的能垒更低,表明Zigzag 型焦炭催化下的NO 异相还原反应较均相反应更容易发生㊂图6　Zigzag 型焦炭表面反应各驻点结构Figure 6　Structures of stagnation points on the surface of Zigzag char2.2.2　Armchair 型焦炭催化异相反应(路径2)Armchair 型焦炭催化异相NO⁃CO 的反应过程与能量变化见图7,反应中涉及的各驻点结构见图8,为便于描述,将该反应路径称为路径2㊂结合图7与图8可以看到,反应路径2经历了N 2形成㊁N 2释放及两步CO 2释放四个阶段㊂反应经历八个中间体和五个过渡态,最终生成了一个N 2分子及两个CO 2分子㊂同样地,在反应路径2中前两个阶段为NO 异相还原过程,后两个阶段为CO 2脱附过程㊂各阶段的反应过程详情如下:(1)游离的NO 分子以O⁃down 形式吸附在A 1表面形成IM 1,随后两个N 原子相互靠近并经过48.1kJ /mol 的反应能垒形成N 2分子;N -N 键长由0.2773nm(IM 1)缩短至0.1238nm (IM 2)㊂随后此N 2分子发生旋转经过渡态TS 2形成IM 3;(2)游离的两个CO 分子首先吸附在IM 3中两个自由O 位点上形成IM 4,随后N 2分子仅经过20.5kJ /mol 的反应能垒脱离焦炭表面㊂脱离过程中C (3)-N (7)键长由0.1439nm 伸长至0.3146nm ,同时N 2分子的N -N 键长由0.1187nm (IM 4)缩短至0.1100nm (IM 5);(3)IM 6中C (4)位点上的CO 2分子经过80.9kJ /mol 的反应能垒脱离焦炭表面,C (4)-O 键长由0.1405nm (IM 6)增长至0.4000nm (IM 7),同时CO 2分子的键角由132.1°(IM 6)增大至180°(IM 7);(4)IM 8中C (2)位点上的CO 2分子经过74.5kJ /mol 的反应能垒从焦炭表面脱离,C (2)-O72　燃　料　化　学　学　报第48卷键长由0.1404nm 增长至0.3857nm ,同时CO 2分子键角由132.1°(IM 8)增大至180.0°(P )㊂根据路径2中NO 异相还原过程即阶段(1)与阶段(2)的能量变化可知,阶段(1)即IM 1→IM 2的反应是路径2中NO 还原反应过程的决速步㊂与路径1中NO 还原过程的决速步相比,路径2中NO 还原反应过程的决速步能垒更低,这表明与Zigzag 型焦炭相比,在Armchair 型焦炭表面进行的异相NO 还原反应更容易发生㊂同时,与均相NO 还原反应的决速步能垒相比,路径1和路径2中的异相NO 还原反应过程决速步能垒均更低,这进一步表明了异相NO 还原反应较均相NO 还原反应更容易发生㊂图7　Armchair 型焦炭催化异相NO⁃CO 反应的能量变化Figure 7　Potential energy surface change of heterogeneousNO⁃CO reaction catalyzed by Armchairchar图8　Armchair 型焦炭表面反应各驻点结构Figure 8　Structures of stagnation points on the surface of Armchair char172第3期许紫阳等:焦炭催化CO 还原NO 的反应机理研究此外,对比路径1与路径2的CO2脱附过程的能量变化可以看出,路径2中两个CO2分子脱附过程即阶段(3)与阶段(4)的反应能垒均高于路径1各对应阶段,这表明,CO2分子的脱附在Zigzag型焦炭表面更容易发生㊂从以上分析可以看出,不同路径中相同反应阶段的能垒值存在差异,说明不同焦炭模型对反应特性存在较大影响,理论计算应充分考虑焦炭模型的选用对计算结果的影响㊂2.3　反应动力学分析动力学分析可以衡量化学反应的快慢程度,为建立预测模型提供必要反应动力学参数㊂根据经典过渡态理论,计算均相与焦炭异相催化作用下三种不同反应路径NO还原反应过程的决速步在400-1600K的反应速率常数,结果如图9所示㊂同时对图9所得曲线计算结果进行拟合,得到各反应路径的动力学参数,结果见表1㊂图9　不同温度下各反应的反应速率常数Figure9　Reaction rate constantsfor each reaction at different temperatures表1　反应动力学参数Table1　Reaction kinetic parametersReaction Pre⁃exponentialfactor A/s-1Activationenergy E a/(kJ㊃mol-1)Arrhenius equationHomogeneous reaction1.43×1012254.06k=1.43×1012e-30467.12/T Heterogeneous reaction of Zigzag1.05×101386.94k=1.05×1013e-10385.94/T Heterogeneous reaction of Armchair1.48×101352.16k=1.48×1013e-6253.50/T 由图9可知,随着温度的上升,各反应路径的速率常数均增大,该趋势同文献中各实验结论一致[8-10],说明提高温度对NO还原反应起到促进作用㊂在所选温度范围内,异相反应的速率常数均大于同温度下的均相反应的速率常数;并且在异相反应中,Armchair型焦炭表面NO还原反应的速率常数大于同温度下Zigzag型焦炭表面NO还原反应的速率常数㊂此外可以看出,在低温下,均相反应的速率常数明显小于异相反应的速率常数,因此,可以认为,在同时存在均相与异相反应的条件时,均相反应几乎不发生;随着温度的上升,与异相反应相比,均相反应的反应速率上升更快,这说明均相NO还原反应受温度的影响更大㊂由表1可知,与均相反应相比,异相NO还原反应的活化能更低且指前因子更大,这表明异相反应更易发生;并且Armchair型表面的NO异相还原反应活化能较Zigzag型更低,表明NO异相还原反应在Armchair型焦炭表面上更容易进行㊂综上所述,在CO还原NO的反应中,焦炭能够降低反应的活化能并且加快反应速率,起到了催化反应进行的作用㊂3　结　论本研究基于量子化学密度泛函理论对均相以及焦炭催化异相CO还原NO的反应机理进行了研究㊂计算结果表明,均相NO还原反应的活化能为254.06kJ/mol;Zigzag型焦炭催化异相NO还原的反应活化能为86.94kJ/mol;Armchair型焦炭催化异相NO还原反应的活化能为52.16kJ/mol㊂异相反应的活化能均小于均相反应,说明焦炭在CO还原NO的反应中起到了催化作用㊂焦炭表面CO还原NO的反应历经N2形成㊁N2释放及两步CO2释放四个阶段,最终形成一个N2分子与两个CO2分子㊂其中,Zigzag型与Armchair 型焦炭表面进行的NO异相还原反应的决速步均为N2形成阶段㊂不同焦炭模型对异相NO还原反应特性有较大影响;在焦炭表面进行的NO异相还原反应路径中,与Zigzag型焦炭相比,Armchair型焦炭表面的NO 还原反应的决速步能垒更低且反应速率更快,表明NO还原反应在Armchair型焦炭表面上更容易进行㊂272　燃　料　化　学　学　报第48卷参考文献[1]　李文秀,王宝凤,任杰,张锴,杨凤玲,程芳琴.贫煤O 2/CO 2气氛下燃烧时内在矿物质对SO 2和NO x 排放特性的影响[J ].燃料化学学报,2017,45(10):1200-1208.(LI Wen⁃xiu ,WANG Bao⁃feng ,REN Jie ,ZHANG Kai ,YANG Feng⁃ling ,CHENG Fang⁃qin.Effect of intrinsic minerals on SO 2and NO x emission characteristics during combustion in lean coal O 2/CO 2atmosphere [J ].J Fuel Chem Technol ,2017,45(10):1200-1208.)[2]　信晶.煤焦⁃NO 反应过程中氮转化机理与试验研究[D ].北京:华北电力大学,2015.(XIN Jing.Mechanism and experimental study of nitrogen conversion in coal char⁃NO reaction process [D ].Beijing :North China Electric Power University ,2015.)[3]　谈冠希,迟姚玲,李双,易玉峰,靳广洲.锰锆复合氧化物CO 催化还原NO 性能研究[J ].燃料化学学报,2019,47(10):1258-1264.(TAN Guan⁃xi ,CHI Yao⁃ling ,LI Shuang ,YI Yu⁃feng ,JIN Guang⁃zhou.Study on the performance of Mn⁃Zr composite oxide for CO reduction of NO [J ].J Fuel Chem Technol 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氧量对SNCR脱销效率的影响

氧量对SNCR脱销效率的影响发表时间：2018-09-11T15:43:45.950Z 来源：《基层建设》2018年第23期作者：焦堂财黄荣任[导读]深圳市能源环保有限公司氮氧化物是最主要的三种大气污染物之一，NOx会对人体健康和生态环境产生严重危害，包括：对人体的呼吸系统的直接损害；对植物的损害，造成农作物减产；形成光化学烟雾､酸雨､酸雾以及破坏臭氧层造成二次污染和损害等｡垃圾焚烧发电厂锅炉排放的烟气中含有大量的NOx｡SNCR脱硝技术由于其成本低且脱硝效率较高，被广泛应用于垃圾焚烧发电厂烟气净化。

1、设备简介宝安厂一期为400T/D*3处理规模的垃圾焚烧发电厂，于2013年5月完成SNCR脱硝系统安装，至今稳定运行｡还原剂使用浓度25%的氨水，6支喷枪位于焚烧炉第一竖直烟道。

2、SNCR脱硝原理选择性非催化还原脱硝技术（SelectiveNonCatalyticReduction，SNCR），是指不使用催化剂，在炉膛或烟道内喷入还原剂，把烟气中的NOx直接还原成氮气和水的一种工艺｡当前常用的SNCR技术是把还原剂（如氨气､氨水､尿素溶液）喷入温度为850-1100℃的区域，还原剂迅速热分解并在烟气中充分扩散，同时选择性地与烟气中的NOx进行反应生成N2和H2O，在此过程中还原剂基本上不与烟气中的O2反应｡SNCR脱销效率最高可以达到50%左右｡主要的化学反应为：（1）氨水作为还原剂：NH3+NOx→N2+H2O（2）当温度过高时，氨被氧化成NOx：NH3+ O2→NOx+ H2O3、SNCR脱硝效率影响因素对SNCR脱硝效率造成影响的因素有多种，主要有：反应温度､还原剂类型､合适温度下停留的时间､还原剂与烟气的混合程度､NH3/NOx摩尔比､初始NOx浓度水平､烟气中O2和CO浓度等｡4、氧量对SNCR脱销效率的影响O2是SNCR脱硝反应能够进行的必要条件，并且O2浓度对反应的温度窗口和脱硝效率有较大影响：O2浓度升高，反应的温度窗口降低，同时脱硝率下降｡5、结论由图可见：1.水平烟道出口氧量在4.5%—7%的温度区间内，NOx排放浓度最稳定，说明在此区间内，脱硝反应效果好。

第九章非催化流(气)固相反应动力学

续降低。
图6.1 无孔颗粒上反应物的浓度分布
7
第二节气固相反应步骤及固体颗粒中的反应物浓度分布
气固反应是在颗粒内的一个相当宽的反应带中进行，整个颗粒沿径向由反应带和尚未反应的内核两部分组成。CA在颗粒内一直下降到二者接触面为止，界面上CA 可视为零。
固体反应物浓度CS变化类似于气体反应物浓度CA，但在颗粒内部的变化方向相反。
排除外（或称气膜）扩散阻力的方法：固定其他条件，变更气体线速度直至某一线速，转化率不再增大为止；反应一般要在高于此线速的工况下进行。
视研究的目的不同，实验可采用两种温度制度和颗粒粒度。
恒温温度可给出不同温度下的一束x-t热重曲线；程序升温可同时给出一宽温区下的x-t热重曲线。
大粒度实验用于宏观动力学研究，小颗粒实验可消除内扩散阻力，用于微观反应动力学研究。
图6.1 无孔颗粒上反应物的浓度分布
8
东南大学能源与环境学院
第二节气固相反应步骤及固体颗粒中的反应物浓度分布
在颗粒中心及还没有来得及反应的内核中，固体反应物浓度 CS保持为原始值CS0，而在反应带中则沿径向由里向外浓度递减，直到外表面浓度下降为 CSS 。如有足够时间反应，CSS 趋近为零，即颗粒最外层的固体反应物已消耗殆尽，形成产物层，产物层全部由固体产物B构成，其中固体S浓度为零。
实验条件：热解工况中实验气体为99.999% 的高纯氮气，氮气流量为100mL/min；气化工况实验气体为水蒸气与99.999%的高纯氮气，反应温度由环境温度至950℃，并恒温 30min，升温速率20℃/min，水蒸气流量为 0.04g/min，氮气流量为40mL/min，水蒸气浓度约55%。选用CaO（分析纯）或工业 NiO作催化剂（NiO含量23.6%，Al2O3为载体）。

no电催化还原反应

no电催化还原反应NO电催化还原反应，即使用NO作为还原剂催化其他化合物的还原反应。

该反应具有重要的应用价值，特别在环保和能源领域具有广阔的前景。

本文将从反应机理、催化剂设计和应用领域等方面介绍NO电催化还原反应的基本知识。

一、反应机理NO电催化还原反应的反应机理是一个复杂的过程，涉及多个步骤和中间物种。

一般来说，反应可以分为两个阶段：NO吸附和还原过程。

在第一个阶段，NO分子被吸附在催化剂表面，形成中间物种，如NO吸附态（NOad）或氧化态（NOx）。

在第二个阶段，吸附态的NO与待还原的化合物发生反应，将其还原为较低的氧化态。

二、催化剂设计催化剂的设计是NO电催化还原反应的关键。

有效的催化剂应具备以下特点：高的催化活性、良好的选择性、稳定性和可再生性。

目前，常用的催化剂主要包括贵金属催化剂（如Pt、Pd、Rh等）和过渡金属催化剂（如Cu、Co、Fe等）。

此外，一些复合催化剂的设计也取得了显著的进展，如贵金属与过渡金属的复合催化剂、贵金属与非金属的复合催化剂等。

三、应用领域NO电催化还原反应在环保和能源领域具有广泛的应用前景。

首先，该反应可用于废气处理，尤其是汽车尾气处理。

通过催化剂的作用，可以将NOx还原为N2和H2O，从而减少有害氮氧化物的排放。

其次，该反应还可用于清洁能源的转化和利用。

例如，通过将NOx 与CO2反应，可以制备可再生燃料，如甲烷、甲醇等。

此外，NO 电催化还原反应在化学合成中也有一定的应用，可用于有机物的还原和氧化等反应。

四、未来展望尽管NO电催化还原反应在环保和能源领域已经取得了一定的进展，但仍存在一些挑战和问题。

例如，催化剂的活性和选择性仍有待提高，催化剂的稳定性和寿命也需要进一步改进。

此外，如何实现催化剂的大规模制备和应用也是一个重要的课题。

未来的研究应该集中在催化剂的设计和合成、反应机理的研究、催化剂的表征和性能评价等方面。

NO电催化还原反应是一项具有重要应用前景的反应。