炭基材料低温SCR烟气脱硝催化剂的研究进展_胡宇峰
低温NH_3-SCR脱硝催化剂研究现状及进展
.
.
贵 金属 价格 较高 会 造 成 成 本增 加 ,并 且 温 度 窗 口较 硝效 率 ,在 200 ̄360℃脱硝 效率保 持 在 100 ,并 且
窄 ,抗硫 性 较差 ,所 以贵 金 属 催 化 剂 已 被 活性 更 高 , 催 化剂 在 200℃ 温 度 下 抗 硫 抗 水 性 良好 ,通 过 表 征
单 金 属 氧化 物 催 化 剂 的低 温 脱 硝性 能一 般 ,高 温 下不 稳定 ,而 复 合 氧化 物 具 有 确 定 的组 成 、结 构 , 且 结 构 中的各 种金 属离 子可 以进 行调 节 。
Rui Zhang等 [7]采 用 共 沉 淀 法 制 备 了 CeO2一 TiO2掺杂 F催化 剂 。研 究 发 现 ,Ce TiF 催 化 剂
分 子筛 因其 独 特 的孔 道 结构 、极 大 的 比表 面 积 和 丰 富的表 面酸性 位 点 被 用 作催 化 剂 载 体 ,巨大 的 比表 面积会使 活性 组 分 在 载 体上 更 加 均 匀 地 分 布 , 可 以促进 NH。吸 附和活 化 。分子 筛 高稳 定 性 、宽 温 度 窗 口等特 性使得 其 在脱硝 催化 剂方 面得 到广泛 关 注 和应用 。
效 率提 高是 因为 F提供 了更 多 Lewis酸 的酸 性位 。 研 究表 明 ,Fe和 Mn的氧 化 物在 低 温 条件 下 表
现 出良好的催化性能 。贾博涵_8 等研究 的 MnOx/
具 有一定 的脱 硝活 性 但 会 产 生 强烈 的 氧 阻抑 现 象 。
Zro Ti。 O。催 化 剂 在 140℃ 时 即 可 达 到 80 的脱
第 2期
低 温 NH3一SCR脱硝 催 化 剂研 究现状 及进 展
生物炭应用于低温NH_(3)-SCR脱硝催化剂的研究进展
2021,43(2)DOI :10.13836/j.jjau.2021050江西农业大学学报Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensishttp ://生物炭应用于低温NH 3-SCR 脱硝催化剂的研究进展汪怀建1,涂翔3,黄碧纯2,袁超1,鲁美娟1,李丹萍1,喻成龙1*(1.江西农业大学国土资源与环境学院,江西南昌330045;2.华南理工大学环境与能源学院,广东广州510006;3.江西省环境保护科学研究院,江西南昌330039)摘要:氮氧化物(NO x )作为主要的大气污染物之一,在大气中容易经过一系列化学反应产生光化学烟雾或其他二次污染物,对生态环境和人类健康构成严重威胁。
目前,我国空气污染问题依然严重,其中NO x 污染问题未得到有效控制。
氨选择性催化还原技术(NH 3-SCR )是目前固定源烟气净化领域应用广泛且高效的烟气脱硝技术之一。
目前商用V 2O 5-WO 3/TiO 2具有温窗较高、VO x 具有生物毒性及高温选择性差等缺点。
从节能、环保和锅炉匹配等角度看,低温化是SCR 技术的发展方向,因此已经引起了国内外众多科技工作者的极大关注。
我国作为农业大国,农业废弃物总量大,而农业废弃物可通过多种手段制备出生物炭,因而生物炭具有来源广泛、成本低、环境友好等特点,且生物炭适合开发成催化剂应用于低温NH 3-SCR 反应。
综述了不同生物质源的炭基纳米材料在低温SCR 技术中的应用,重点阐述了生物炭的制备工艺、改性等对炭基催化剂脱硝性能的影响;还对生物炭基催化剂的低温NH 3-SCR 性能、抗硫抗水性能以及反应机理等方面进行了总结。
最后,针对生物炭应用于低温NH 3-SCR 脱硝催化剂所存在的问题,提出了改进意见,并对炭基低温SCR 脱硝催化剂今后发展方向和应用前景进行了展望。
关键词:低温脱硝;还原;生物炭;纳米材料;催化剂中图分类号:X511文献标志码:A文章编号:1000-2286(2021)02-0445-14Review on Application of Biochar to Denitrification Catalystsfor Low-Temperature NH 3-SCRWANG Huaijian 1,TU Xiang 3,HUANG Bichun 2,YUAN Chao 1,LU Meijuan 1,LI Danping 1,YU Chenglong 1*(1.School of Land Resources and Environment ,Jiangxi Agricultural University ,Nanchang 330045,China ;2.School of Environment and Energy ,South China University of Technology ,Guangzhou 510006,P.R.China ;3.Jiangxi Academy of Environmental Sciences ,Nanchang 330039,PR China )收稿日期:2020‐07‐10修回日期:2020‐12‐15基金项目:国家自然科学基金项目(51808269)、江西省自然科学基金资助项目(20192BAB213020,20192BAB203014,20201BBG71013)和国家重点研发计划项目(2019YFC1805804)Project supported by the National Natural Science Foundation of China (51808269),Natural Science Foundation of Jiangxi Province (20192BAB213020,20192BAB203014,20201BBG71013)and National Key R&D Program of China (2019YFC0185804)作者简介:汪怀建,/0000-0003-3679-7480,***************;*通信作者:喻成龙,博士,主要从事农业环境保护、空气污染治理等研究,/0000-0003-2961-1641,**********************。
低温SCR脱硝催化剂的研究
低温SCR脱硝催化剂的研究低温SCR脱硝催化剂是一种新型的环保材料,它可以有效地降低燃煤和燃气锅炉排放的氮氧化物(NOx),具有重要的应用价值。
近年来,低温SCR脱硝催化剂的研究成为环保领域的热点之一,下面将从催化剂原理和研究进展两个方面进行探讨。
一、催化剂原理低温SCR脱硝催化剂是一种通过催化反应将NOx转化为N2和H2O的材料。
其基本原理是将氮氧化物与还原剂(如氨气或尿素溶液)在催化剂的存在下通过氧化还原反应进行催化转化,生成氮气和水蒸气。
催化剂通常由过渡金属(如V、Co、Fe等)与载体(如TiO2、WO3、Al2O3等)组成,其中载体扮演着提高催化剂活性和稳定性的角色。
过渡金属是催化剂的主要活性组分,它的选择直接影响催化剂的性能和其适用范围。
二、研究进展近年来,低温SCR脱硝催化剂的研究主要围绕催化剂的合成、活性中心的构建和催化剂的应用等方面展开,主要取得了以下进展:(1)催化剂的合成:研究者通过控制合成条件、调节催化剂成分比例等手段提高催化剂的活性和稳定性,使催化剂在低温条件下也能够高效地去除NOx。
(2)活性中心的构建:研究者探究了各种活性中心的构建方式,如采用金属氧化物、硝酸盐和金属-非金属协同催化等方式,以提高催化剂的催化活性和选择性。
(3)催化剂的应用:研究者将低温SCR催化剂应用于锅炉、汽车尾气处理、化工废气排放等领域,在实际应用中取得了显著的降低NOx排放的效果。
低温SCR脱硝催化剂的研究不断创新,逐步完善。
未来,需要进一步深入研究催化剂的性质、原理和机制,并加强与实际应用的结合,推动这一环保材料的广泛应用。
低温SCR脱硝催化剂的研究
低温SCR脱硝催化剂的研究前言SCR脱硝技术是工业废气脱硝的一种重要方法。
其中,低温SCR脱硝技术在工业生产中得到了广泛应用。
低温SCR脱硝催化剂是该技术的核心组成部分。
本文将对低温SCR脱硝催化剂的研究进行探讨,并分析其在实际应用中的优缺点。
低温SCR脱硝催化剂的研究历程低温SCR脱硝催化剂的研究历程可以追溯到上世纪80年代。
当时,人们开始研究在低温下如何将氮氧化物熔融性重超标排放的燃料中进行脱除。
随着科技的发展,人们逐渐发现铜以及铜系复合氧化物催化剂能够有效地提高SCR脱硝的活性,形成了具有独特性能的低温SCR催化剂。
目前,低温SCR脱硝催化剂的研究主要集中在优化组分、载体和加工工艺。
随着技术的发展,人们已经成功地开发出了一批高效、稳定、耐腐蚀、耐高温、低氨选择性的催化剂。
在用于空气净化等方面,取得了良好的应用效果。
低温SCR脱硝催化剂的优缺点低温SCR脱硝催化剂的优点:1.可在低温下起到明显的催化作用,降低了能源消耗,提高了工程的经济性;2.具有很高的选择性,减少了对其他气体组分的影响,对一些有害的副产物可以起到很好的净化作用;3.在反应过程中不会产生二氧化硫等有害物质,更加环保。
低温SCR脱硝催化剂的缺点:1.对氨气的含量和空气中水蒸气的含量有较高的要求;2.不同催化剂的适用范围不同,需要选择合适的催化剂;3.对氨选择性、抗空气干燥等性能要求较高。
因此,需要在实际应用中根据不同的实际情况进行催化剂选择和应用,以实现最优的脱硝效果。
结语总的来说,低温SCR脱硝催化剂的研究取得了很大的进展,其具有的优势得到了广泛的应用。
但是,在实际应用中也存在一些问题和局限性,需要注意选择合适的催化剂以达到理想的脱硝效果。
低温SCR脱硝催化剂综述
低温SCR脱硝催化剂综述高翔;卢徐节;胡明华【摘要】目前氮氧化物(NOx)的污染越来越严重,低温选择性催化还原法(SCR)脱硝催化技术作为新型的、具有潜力的烟气脱硝技术,备受人们关注。
综述了低温SCR脱硝催化剂的的研究现状,着重介绍了锰基催化剂、钒基催化剂以及其他金属氧化物催化剂的研究进展,阐述了不同种类的催化剂制备方法、载体,以及使用不同种类的金属氧化物活性组分对催化剂活性和脱硝效率的影响,探讨了低温SCR催化剂的脱硝机理,同时介绍了烟气中水蒸气和SO2对催化过程的影响。
%Nowadays,NOx pollution becomes more and more serious ,low temperature SCR denitra-tion technology,as a kind of new and potential denitration technology,has attract people′s attention. Gives a summary and commentary on the research status of low temperature SCR denitration catalysts and mainly introduces the scientific research status of manganese catalysts,vanadium cata-lysts and other metal oxide catalysts. Indicates the different types of catalyst preparation methods, carriers,and the use of different kinds of metal oxides may all have influence on the catalyst activity and the efficiency of denitrification. Meanwhile,the denitration mechanism of low-temperature SCR catalysts is introduced. At last ,elaborates the effects of water vapor and SO2 in fuel gas on catalytic process.【期刊名称】《江汉大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2014(000)002【总页数】7页(P12-18)【关键词】氮氧化物(NOx);低温SCR脱硝催化剂;脱硝机理;金属氧化物【作者】高翔;卢徐节;胡明华【作者单位】工业烟尘污染控制湖北省重点实验室(江汉大学),江汉大学化学与环境工程学院,湖北武汉430056;工业烟尘污染控制湖北省重点实验室(江汉大学),江汉大学化学与环境工程学院,湖北武汉 430056;工业烟尘污染控制湖北省重点实验室(江汉大学),江汉大学化学与环境工程学院,湖北武汉 430056【正文语种】中文【中图分类】X701.70 引言近年来,我国经济发展迅速,能源的消耗量越来越大。
低温选择性催化还原脱除NO_X的催化剂的研究进展
XU n , Qig ZH ENG
Z a !J n , NG h n mig LfJu .( . C le eo giern Gu n d n e n Un v riy,Z a Ja g h n ig LI g C a g n , n 1 o lg f En n e i g, a g o g Oca ie st h nin
摘 要 选择性催化还原 (C ) S R 法是 目前世界上应用较为成熟 的烟气脱硝技术 之一 , 由于传统 的适 用催化剂 的起活温度偏 高,
因此 开 发 低 温 高 效 、 能 稳 定 的 催 化 剂 已 成 为 该 技 术 成 功 运 用 的 关 键 。分 析 了 S R法 的 脱硝 原 理 , 目前 广 泛 研 究 的 低 温 S R催 性 C 对 C
徐 青 等 低 温 选 择 性 催 化 还 原 脱 除 N 的催 化 剂 的 研 究 进 展 O
低温选 择性催化还原脱除 N x的催化剂的研究进展 * O
徐 青 郑章靖 凌长 明 李 军
湛江 542 ; 2 0 5 (. 东海 洋大学工程学院 , 东境 科 学 与 工 程 学 院 , 东 广 州 5 0 0 ) . 广 10 6
G u gz u Gu an ho angdo ng 006 51 0 )
Ab ta t sr c : S l c ie c t l tc r d c i n a n fa ma u e t c n l g o e i a i n o l e g s h s wi e y a — e e tv a a y i e u to so e o t r e h o o y f r d n t t ffu a a d l p r o p id i h r . l n t e wo l Ho v r e d we e ,mo to r d t n lc t l s x i i t er c t l t c i iy o l t h g e e a u e O s ft a ii a a a y t e h bt h i a a y i a tv t n y a i h t mp r t r ,S o c e p o a i n o o e a a y t i h h v i h c t l tca t i n fiin y a o t mp r t r e o h e a — x l r to fn v l t l s s wh c a eh g a a y i c i t a d e f e c tl w e e a u e b c me t ek y f e c v y c t r n s lc i e c t l t e u t n n t i p p r h e h n s o e ir to n s lc i e c t l t e u to sa a o s i ee tv a ay i r d c i .I h s a e ,t em c a im fd n ta i n i e e tv a ay i r d c i n i n — c o c l z d h ls i c to n p l a i n o d l e e r h d 1W e e a u e S a ay twa u y e ;t e ca sf a i n a d a p i to fwi ey r s a c e O t mp r t r CR c t l s s s mma ie i c rz d;f a l , i l n y t e p o lms i e d o u t e ic s i n a d s u y a e a v n e . h r b e n n e ff r h rd s u so n t d r d a c d Ke wo d : s lc i e c t l t e u t n;1 W e e a u e y r s ee t a ay i r d c i v c o O t mp r t r ;NOx;c t l s s a ay t
关于低温SCR脱硝催化剂的研究进展
关于低温SCR脱硝催化剂的研究进展低温SCR脱硝技术是目前燃煤电厂和工业锅炉中主要采用的脱硝技术之一,其通过在低温条件下利用催化剂将氨气和硝酸盐合成氨盐,从而实现脱除煤燃烧产生的氮氧化物(NOx)。
作为SCR脱硝技术的重要组成部分,低温SCR催化剂一直备受关注和研究,目前已取得了一定的研究进展。
本文将就低温SCR脱硝催化剂的研究进展进行探讨。
首先,关于低温SCR催化剂的材料研究,目前常见的SCR催化剂包括V2O5-WO3/TiO2、CeO2-ZrO2、Cu-ZSM-5等,这些催化剂在低温条件下具有较高的活性和选择性。
近年来,研究人员通过改进催化剂的组成、结构和形貌等方面,不断提高催化剂的性能。
例如,一些研究表明,采用多元复合催化剂可以提高其催化活性和稳定性;另外,调控催化剂的晶格结构和表面形貌可以增强其与氨气和NOx之间的相互作用,从而提高脱硝效率。
其次,关于低温SCR催化剂的反应机理,目前存在一些争议。
一般认为,在低温条件下,SCR脱硝反应主要发生在催化剂表面上,通过氨气和NOx在催化剂表面的吸附和解离作用,生成中间产物NH2OH,并最终生成N2和H2O。
但是,关于NH2OH在SCR脱硝反应中的作用机理,仍需进一步研究。
一些研究认为,NH2OH作为中间产物,参与了脱硝反应的还原过程;而另一些研究认为,NH2OH可以与NOx发生氧化反应,从而促进脱硝反应的进行。
另外,近年来,一些研究也关注了低温SCR催化剂的抗硫性能。
由于煤燃烧产生的烟气中含有硫化物,这些硫化物会降低SCR催化剂的活性和选择性,导致SCR脱硝效率下降。
因此,提高低温SCR催化剂的抗硫性能是当前研究的一个重要方向。
目前,一些研究通过设计硫化物耐受性催化剂、表面修饰等方式,提高了催化剂对硫化物的耐受性,从而增强了SCR脱硝系统的稳定性和可靠性。
综上所述,低温SCR脱硝催化剂的研究是一个不断深入和扩展的领域,研究人员通过不断改进催化剂的材料、结构和性能,提高了SCR脱硝的效率和稳定性。
低温NH3-SCR脱硝催化剂研究进展
和 氮氧 化 物 (NOx)等致 酸 物 质 的污 染 程 度 不 断 加 大 。我 国 已 成 为 世 界 NOx排 放 量 最 大 的 国 家 之
一
_1]
。
目前 ,随着 sOz控制技术 的不断进 步及相关
政 策措 施 的落实 ,我 国 SO 的 控 制 已经 取 得 显著 成
就 。氮 氧化 物 的减 排就成 为 控制大 气 污染 的重要组 成 部分 。相 关研 究 发现 ,SO。、NO 和可 吸人 颗粒 物
2.1 贵金属 催化剂
贵 金属 催 化 剂 的研究 较 早 ,因其 良好 的低 温 活 性 ,上 世纪 7O年代 开始 ,铂 、钯 等贵金 属催 化剂 就广 泛 应用 于机动 车尾 气 的治 理 ,同 时也 是 最 早用 于烟 气 脱硝 的催化 剂 。这 些 贵金属催 化剂 对 N0 的还原 作 用很 强 ,具 有 良好 的脱 硝性 能 。 目前 ,对 于 贵金属 催 化剂 的研究 主要集 中在 NH。一SCR及 HC_SCR领 域 。Zhang Z.X.等[ ]在 TiO2上 负载 一定 比例 的 Pt、 Pd、Rh等 贵金属 制备 了一 系列 催化 剂 ,研 究 了其 选 择性脱 硝性 能 。研 究 结果 显 示 Pt/,riO 在 140℃ 时 具有很 好 的脱 硝 活 性 ,NOx转 化 率 可 达 到 63 9/6。 同时 ,国 内外 研究 人员 对 贵 金 属催 化 剂 的脱 硝机 理 也进行 了大 量 研 究 。Efthimiadis E.A.等 l_6]人 的研 究结果 和 Meunier,F.C.等[7]人 的研 究 都 发 现 ,在 贵金属 脱 氮过程 中 NOz并 不 是 NO 和 Oz的反 应直 接产 生 ,而 是生 成某种 中 间形 态 的结合 氮 ,更 有利 于 生成 N ,提高 了脱氮 效率 。但该 方法 在在 选择 活 性 窗 口温度 较窄 、易发 生氧抑 制和硫 中毒 等 ,加上投 资 运行 成本 较高 ,从而使 其工 业应用 受 到限制 。
烟气NO_x低温选择性催化还原催化剂研究进展
CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS 2007年第26卷第3期·320·化工进展烟气NO x低温选择性催化还原催化剂研究进展韦正乐,黄碧纯,叶代启,徐雪梅(华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州 510640)摘要:催化剂是选择性催化还原(SCR)脱硝技术的核心,其催化性能直接关系到脱硝效果的好坏。
近年来,由于低温选择性催化还原法具有良好的经济性,引起各国环保研究工作者的关注,成为近年SCR研究的热点。
本文概述了贵金属、金属氧化物、分子筛和碳基材料催化剂的低温(低于250 ℃)选择性催化还原法脱除NO x研究进展。
其中,以碳基材料为载体的催化剂显示出良好的低温选择性和稳定性,具有很好的应用前景。
关键词:低温SCR;氮氧化物;碳基催化剂中图分类号:X 701 文献标识码:A 文章编号:1000–6613(2007)03–0320–06Review of catalysts for low-temperature SCR of NO xWEI Zhengle,HUANG Bichun,YE Daiqi,XU Xuemei(School of Environmental Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,Guangdong,China)Abstract:Catalyst is the key to the selective catalytic reduction (SCR) of NO x,and its properties are directly related to the effect of NO x removal. In the last decade,low temperature SCR has received much attention due to its economics. This review summarizes th research status in the low temperature SCR catalyst,including noble metals,metal oxides,zeolites and carbon materials catalysts. The carbon materials catalysts demonstrate good activity and stability at low temperature,and have abetter application prospect.Key words:Low-temperature SCR;NO x;carbon materials catalyst氮氧化物是引起酸雨、光化学烟雾等破坏地球生态环境和损害人体健康的一系列问题的主要污染物,也是目前大气环境保护中的重点和难点。
基于低温SCR脱硝催化剂研究进展
基于低温SCR脱硝催化剂研究进展摘要:目前环境问题日益严峻,氮氧化物作为污染源引起了人们的高度关注,燃煤催化脱硝技术得到了高速发展,其中SCR技术能在200℃以下的反应温度将NOx 高效变换为N2。
从脱硝技术的反应机理出发,总结了目前的SCR脱硝技术,并对低温催化脱硝方面的发展做了展望。
关键词:选择性催化还原;低温;SCR脱硝;分子筛随着环境的日益恶化,使得相关部门加强了氮氧化物(NOx)排放标准,2016年7月1日起,要求新建锅炉和原有锅炉的排放参照GB13271—2014标准[1],对NOx排放提出新的排放标准。
原有锅炉要求小于400mg/m3,新建燃煤锅炉小于300mg/m3、新建燃油锅炉小于250mg/m3、新建燃气锅炉小于200mg/m3而SCR技术作为较成熟的脱硝技术,具备了良好的发展以及运用前景。
NOx会导致酸雨和光化学烟雾,控制NOx排放势在必行。
从经济性和适用性上,目前被全世界范围内广泛接受的是氨选择催化还原SCR脱硝技术。
NH3–SCR技术的成熟,使得其核心催化剂SCR得到广泛的研究,形成了以V2O5/TiO2系为主的商业催化剂,活性温度在320~450℃,并且可以避免SO2与NH3反应所生成的NH4HSO4和(NH4)2S2O7堵塞催化剂的孔结构而导致催化剂失活。
从可持续发展的角度,在排烟温度为120~200℃能高效催化的催化剂将成为当前的研究热点,避免了对锅炉的改造,或者对烟气进行加热,降低了操作成本与能量消耗。
1 SCR法的反应机理目前,低温SCR脱硝技术已被运用在发电厂的电站锅炉中,其具体的原理是借助催化剂将氨、二氧化碳或碳氢化合物作为还原剂,继而可以将空气中的NOx逐步还原成N2,促进脱硝效果的实现。
自1970年以来,SCR技术得到了大力的发展,该反应机理也被重点研究,目前比较公认的机理有Eley–Rideal机理(E–R)和Langrnuir–Hinshelwood机理(L–H)[2],E–R机理指的是反应物中NH3或者NOx通过化学吸附吸附在催化剂表面,与气相中的NOx或者NH3相互反应。
低温SCR脱硝催化剂的制备及其催化性能
低温SCR脱硝催化剂的制备及其催化性能肖峰;顾韵婕;陈智栋;唐喆;邵景玲;韩粉女;许琦;朱红丽【期刊名称】《合成化学》【年(卷),期】2015(23)6【摘要】以硫酸亚铁和氯化亚锡为原料,经草酸盐共沉淀法制备了一系列SnO2-Fe2O3催化剂(Cat-1~Cat-3),其结构和性能经FT-IR,XRD,SEM,TEM和N2-BET 表征.考察了模拟烟气条件下,Cat-1~Cat-3低温催化脱除NO和抗SO2中毒的性能.结果表明:Cat-2[r=n(Sn)∶n(Fe)=1∶2]结晶度较高,粒径3μm~6μm,热稳定性好,催化脱硝效率(α)较好[T=160℃,α=83.7%;T=180℃~360℃,α>85%];Cat-2于240℃经SO2毒化40 min,α降低至66.2%.【总页数】5页(P485-489)【作者】肖峰;顾韵婕;陈智栋;唐喆;邵景玲;韩粉女;许琦;朱红丽【作者单位】盐城工学院化学与生物工程学院,江苏盐城224051;常州大学石油化工学院,江苏常州213164;常州大学石油化工学院,江苏常州213164;常州大学石油化工学院,江苏常州213164;盐城工学院化学与生物工程学院,江苏盐城224051;盐城工学院化学与生物工程学院,江苏盐城224051;盐城工学院化学与生物工程学院,江苏盐城224051;盐城工学院化学与生物工程学院,江苏盐城224051;盐城工学院化学与生物工程学院,江苏盐城224051【正文语种】中文【中图分类】O614.43;O643.36【相关文献】1.催化裂化再生烟气脱硝催化剂的制备及性能评价 [J], 贾媛媛;巫树锋;易春嵘;刘光利;唐中华2.钛白粉掺杂蒙脱土蜂窝式脱硝催化剂的制备及催化性能 [J], 张涛3.高抗硫性的铜钒钛低温SCR脱硝催化剂的制备表征及催化活性 [J], 黄海凤;金丽丽;张宏华;俞河;卢晗锋4.V2O5/TiO2基SCR脱硝催化剂的制备及其催化性能 [J], 朱振峰;赵毅;贺睿华;胡峻滔;李军奇5.超声对MnOx/TiO2低温SCR脱硝催化剂性能的影响 [J], 勇晓龙;吴炳智;徐洁书;王琪因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
碳纳米管( CNTs) 具有一些独特的结构,如石墨 化管壁、纳米级管腔以及由 sp2 - C 构成表面等,并 展现出较高的机械强度、导电导热性能和比表面积, 有望成为新型催化剂载体或促进剂[20]。
碳纳米管有单壁和多壁两大类,前者管径最小 可至 0. 5 nm,后者外管径可大至近百纳米。
开发适用工艺条件的低温 SCR 催化剂是近年 来烟气脱硝研究的重点。炭基材料孔隙结构发达, 在制备过程中由于灰分和其他杂原子的存在,使其
收稿日期: 2016 - 11 - 01 基金项目: 国家高技术研究发展计划( 863 计划) ( 2013AA065401) 资助项目 作者简介: 胡宇峰,1978 年生,男,湖南省宁乡县人,高级工程师。 通讯联系人: 胡宇峰。
1 活性炭催化剂
活性炭巨大的比表面积和发达的孔隙结构有利 于催 化 反 应 发 生[4],可 用 于 制 备 低 温 SCR 催 化 剂[5]。Li Q Y 等[6]采用活性炭浸渍三聚氰胺制成 N 掺杂活性炭催化剂( ACM) ,含氮官能团能促进 NO 的吸附和氧化,80 ℃ 时获得 51. 67% 的 NO 转化率。 Ahmed S N 等[7]采用浓硫酸处理椰壳活性炭制成催 化剂,硫酸氧化产生的酸性羧基和羰基官能团能提 高 NH3 吸附能力和催化活性。Izquierdo M T 等[8] 采用硫酸处理劣质煤制活性炭,发现硫酸处理产生 大量的 CO2 和 CO 衍生含氧官能团,能提高 NO 转 化率。Guo Q Q 等[9]研究了硝酸氧化煤制活性炭催 化剂,发现表面生成的羧基、酸酐和酚羟基强化 NH3 的吸附能力,促进催化反应。
Ahmad N 等[12]研究了果壳活性炭负载 CuO 的 CuO / EFBC 催化剂,100 ℃ 时 NO 转化率 90% 。Zhu Z P 等[13 - 14]研究了 CuO / AC 催化剂,由于 CuO 在催 化剂表面一定的覆盖率和高分散性,180 ℃ 时 NO 转化率约为 95% 。Chuang K H 等[15]研究了硝酸预 处理活性炭浸渍法、多元醇法和微波加热多元醇法 负载铜氧化物催化剂( Cu / AC) ,采用微波加热多元
Abstract: Low-temperature selective catalytic reduction( SCR) technology is a main research direction of flue gas denitrification of power plant,and catalyst is the core of the technonogy. Because of its large specific surface area and pore structure,carborn-based meterial is paid more attention to in low-temperature SCR catalyst research. The research progress in carbon-based meterials,including activated carbon,carbon nanotubes,activated carbon fibers,carbon-coated monolith materials and active coke,applied in lowtemperature selective catalytic reduction was reviewed. The mechanisms of SCR processes of carbornbased meterials and the effects of water and sulfur dioxide on the performance of carborn-based material catalysts were also summarized. Key words: three waste disposal and comprehensive utilization; low-temperature selective catalytic reduction; flue gas denitrification; carbon-based catalyst doi: 10. 3969 / j. issn. 1008-1143. 2017. 02. 001 CLC number: TQ426. 99; O643. 36 Document code: A Article ID: 1008-1143( 2017) 02-0001-07
2017 年 2 月 第 25 卷 第 2 期
工业催化 INDUSTRIAL CATALYSIS
Feb. 2017 Vol. 25 No. 2
综述与展望
炭基材料低温 SCR 烟气脱硝催化剂的研究进展
胡宇峰* ,薛建明
( 国电科学技术研究院,江苏 南京 210033)
摘 要: 燃煤电站机组低温 SCR 技术研究是近年来烟气脱硝技术研究的主要方向,低温 SCR 催化 剂是该技术的核心,炭基材料因其比表面积大和孔隙结构发达在低温 SCR 催化剂研发中占重要地 位。综述炭基材料包括活性炭、碳纳米管、活性炭纤维、碳包覆材料和活性焦在低温 SCR 催化剂的 研究进展,对多种炭基材料的催化反应机理进行阐述,总结水和二氧化硫对炭基材料催化剂性能的 影响,为炭基材料在低温 SCR 催化剂进一步研究提供参考。 关键词: 三废处理与综合应用; 低温选择性催化还原; 烟气脱硝; 炭基材料 doi: 10. 3969 / j. issn. 1008-1143. 2017. 02. 001 中图分类号: TQ426. 99; O643. 36 文献标识码: A 文章编号: 1008-1143( 2017) 02-0001-07
Huang B C 等[பைடு நூலகம்1] 和 Bai S 等[22] 制 备 了 V2 O5 / CNTs 催化剂,在 250 ℃ 和空速 30 000 h - 1 时,NO 转 化率 90% ,V2 O5 / CNTs 催化剂表面 L 酸性位是 NO 催化还原的主要活性位。加入 SO2 对催化活性有促 进作用,反应主要按照 E - R 机理进行[23]。Wang L 等[24]发现在 CNTs 上进行羧基和羟基改性,能提高 CNTs 负载 V 氧化物催化剂活性。羟基改性能提高 无 SO2 和 H2 O 时的活性,而羧基改性能提高有 SO2 时的活性。V 前驱体与羧基和羟基改性 CNTs 上的 电子交换对表面 V 的氧化态( V5 + 、V4 + 和 V3 + ) 有重 要的 影 响,而 氧 化 态 影 响 催 化 活 性。低 价 V4 + 和 V3 + 在无 SO2 和 H2 O 时更有利于 NO 转化,而高价 V5 + 在有 SO2 时更有利于 NO 转化。Wang X 等[25] 研究 CNTs 负载 Mn 氧化物,发现 CNTs 影响 Mn 氧 化物的氧化态,提高催化活性,80 ℃ 时 NO 转化率 60% 。用 CNTs 负载 Mn - Ce 氧化物[26],在( 120 ~
Gao X 等[18] 研 究 了 活 性 炭 负 载 钒 氧 化 物 的 V2 O5 / AC 催化剂的催化活性,在温度 150 ℃ 时,NOx 转化率达 94% ,没有 NH4 NO3 沉积; TPD 和 IR 光谱 实验表明,NH4 NO3 在 100 ℃ 发生沉积,约 130 ℃ 时 NH4 NO3 分解为 N2 。Jing W 等[19]研究了活性炭负 载 V2 O3 ( SO4 ) 2 的 催 化 活 性,结 果 表 明,催 化 剂 对 SO2 氧化性和 NH3 催化还原 NO 活性均很高。
2017 年第 2 期
胡宇峰等: 炭基材料低温 SCR 烟气脱硝催化剂的研究进展
3
180) ℃ 和空速 42 000 h - 1 条件下,NO 转化率大于 90% 。Chen X B 等[27]制备了 CeO2 / CNTs 催化剂, 250 ℃ 时,NO 转化率约 70% 。Su Y X 等[28]对比了 碳纳米管内部和外部负载 MnOx催化剂的催化性能, 结果表明,在碳纳米管内部负载比外部负载的催化 剂活性好,分子直径相对于纳米管直径非常小时,决 定催化活性的主要因素是内部分子扩散。由于管道 内 MnOx与纳米管之间有电子交换,有更好的氧供应 和吸附 NO 能力。Zhang Y B 等[29]制备了 Mn - FeOx / CNTs 催化剂,在空速 32 000 h - 1 和( 140 ~ 180) ℃ 时,NO 转化率 80% ~ 100% 。制备的 MnO2 - Fe2 O3 - CeO2 - Ce2 O3 / CNTs 催化剂[30]在空速 21 000 h - 1 和 ( 120 ~ 180) ℃ 时,NO 转化率 73. 6% ~ 99. 4% 。
醇法时,载体表面生成更多 Cu2 O 颗粒,催化活性顺 序为: 微波多元醇法 > 多元醇法 > 浸渍法。
Marbán G 等[16] 研 究 了 125 ℃ 时 活 性 炭 负 载 Mn3 O4 的 Mn3 O4 / AC 催化剂的催化活性,发现 SCR 反应按照 Eley - Rideal 机理进行: NH3 吸附在载体 和活性组分的氧原子上,与气相中的 NO 和 NO2 反 应。Shen B X 等[17]对比了棉花生物炭和工业用活 性炭负载 MnOx - CeO2 催化剂,发现棉花生物炭催 化剂由于更高的比表面积、表面酸度、Mn4 + / Mn3 + 、 更多的吸附态氧和含氧官能团以及更高的 MnCeOx 分散性,催化活性优于工业用活性炭。
2
工业催化
2017 年第 2 期
基本结构产生缺陷和不饱和键,氧和其他杂原子在 活化过程中 可 以 吸 附 于 这 些 缺 陷 上,形 成 羧 基、酸 酐、酚羟基和羰基等各种官能团[2]。在氨选择性催 化还原氮氧化物反应过程中,这些酸性位和基础活 性位对 SCR 反应有很好的促进作用[3],本文综述炭 基材料低温 SCR 烟气脱硝催化剂的研究进展。