锑掺杂对钒钛系催化剂低温脱硝活性的影响

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掺钒TiO2光催化剂的活性及其失活再生实验研究

掺钒TiO2光催化剂的活性及其失活再生实验研究

掺钒TiO2光催化剂的活性及其失活再生实验研究王淑勤;高剑【摘要】采用溶胶-凝胶法制备掺钒TiO2光催化剂,在不同条件下通过对甲醛废水进行光催化降解实验来研究催化剂活性影响因素,确定最佳实验条件。

对失活后催化剂用不同方法进行再生,对再生效果进行分析比较。

结果表明在10 g/L 掺钒TiO2作为催化剂,甲醛初始质量浓度为50 mg/L ,空气流量为0.15 m3/h ,65 W节能灯照射条件下甲醛废水降解效率最高为88.5%。

4种再生方法中,高温焙烧和酸洗再生效果较好,再生率接近90%。

%The V-doped TiO2 photocatalyst have been prepared by Sol-Gel method .Its catalyst activity affecting factors are studied through the photocatalytic degradation of formaldehyde wastewater under different conditions to determine the op-timal experimental conditions .The deactivated catalyst is regenerated with different methods to analyze and compare the re-generation effect .The results show that ,with conditions of the 10 g/L V-doped TiO2 as catalyst ,initial concentration of formaldehyde to 50 mg/L ,air flow rate0 .15 m3/h ,65 W fluorescent lamp ,the photocatalytic activity isbetter ,with formaldehyde wastewater degradation efficiency up to88 .5% .As for four kinds of regeneration methods ,high temperature roasting and acid regeneration effect is better and their regeneration rate is close to 90% .【期刊名称】《工业安全与环保》【年(卷),期】2015(000)011【总页数】4页(P33-36)【关键词】掺钒;TiO2;光催化;失活;再生【作者】王淑勤;高剑【作者单位】华北电力大学环境科学与工程学院河北保定071003;华北电力大学环境科学与工程学院河北保定071003【正文语种】中文0 引言TiO2作为一种半导体材料,在处理污水中难降解有机污染物和净水深度处理等方面发挥着越来越重要的作用[1]。

Si掺杂V2O5TiO2中低温脱硝催化剂的制备及性能研究的开题报告

Si掺杂V2O5TiO2中低温脱硝催化剂的制备及性能研究的开题报告

Si掺杂V2O5TiO2中低温脱硝催化剂的制备及性能
研究的开题报告
一、研究背景
汽车尾气、工业废气等常见尾气中含有大量的氮氧化物(NOx),
它们对大气环境产生了严重的污染和破坏。

其中,NOx是大气环境中主
要的污染物之一,它们既能够直接对人体健康造成影响,也能间接导致
酸雨等环境问题。

因此,降低NOx的排放量是非常紧迫且必要的。

目前,降低NOx排放的主要手段是通过脱硝催化剂来进行,其中
V2O5-TiO2催化剂因其具有良好的脱硝性能和低成本而备受关注。

为了
进一步提高这种催化剂的脱硝性能,研究人员开始探索将其掺杂其他金
属离子的方式。

二、研究内容
本研究将以V2O5-TiO2催化剂为基础,研究在其中掺杂不同金属离
子后其对脱硝性能的影响。

具体研究内容如下:
1.合成不同掺杂比例的V2O5-TiO2催化剂,并测定其催化活性。

2.通过多种表征手段来确定催化剂的物化特性,并分析掺杂金属离
子对其结构和吸附性能的影响。

3.探究金属离子掺杂对催化剂脱硝反应机理的影响。

4.通过优化掺杂比例和工艺条件等,进一步提高催化剂的脱硝性能。

三、研究意义
本研究的意义在于探索如何通过掺杂其他金属离子来提高V2O5-
TiO2催化剂的脱硝性能,为降低尾气中氮氧化物的排放量提供了新的思
路和方法。

同时,这种催化剂制备的成本较低,具有良好的应用前景。

非贵金属改性钒钛基催化剂NH3-SCR脱硝协同控制VOCs

非贵金属改性钒钛基催化剂NH3-SCR脱硝协同控制VOCs

化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 S1 期非贵金属改性钒钛基催化剂NH 3-SCR 脱硝协同控制VOCs邓丽萍1,时好雨2,刘霄龙2,陈瑶姬1,严晶颖1(1 浙江天地环保科技股份有限公司,浙江 杭州 310013;2 中国科学院过程工程研究所,北京 100190)摘要:在钒钛基催化剂上分别负载四种非贵金属(Ce 、Cu 、Mn 、Fe ),研究改性催化剂对中低温选择性催化还原(SCR )脱硝协同挥发性有机物(VOCs )催化氧化的性能。

对四种负载金属(Ce 、Cu 、Mn 、Fe )分别进行SCR 脱硝和VOCs 催化氧化,发现Ce 改性的催化剂在低温段具有良好的SCR 脱硝活性和VOCs 催化氧化性能,被认为具有良好的协同催化潜力。

之后对Ce 掺杂改性催化剂进行协同评价研究,发现在275~300℃的温度区间内,3V-5Ce/Ti 催化剂的NO 转化率和VOCs 转化率可达到100%。

并分别比较了SCR 反应协同VOC 与未协同VOC 时N 2的选择性和CO 2的选择性,发现在低温段时甲苯的引入会显著降低N 2选择性,而随着温度升高,N 2O 副产物的产生,N 2的选择性恢复到未引入甲苯时。

同时发现协同反应时CO 2的选择性有明显下降。

对3V-5Ce/Ti 催化剂的SEM 、XRD 、XPS 、NH 3-TPD 表征说明Ce 的引入不会破坏载体形貌,可以为催化剂提高更多表面氧空位,从而提高催化剂的氧化还原性能,并提供更多弱酸位点作为反应位点。

抗硫抗水及稳定性测试表明3V-5Ce/Ti 催化剂具有良好的抗硫抗水性和稳定性。

关键词:选择性催化还原;挥发性有机构;非贵金属;催化剂;协同催化中图分类号:R139+.1 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)S1-0542-07Non-noble metal modified vanadium titanium-based catalyst forNH 3-SCR denitrification simultaneous control VOCsDENG Liping 1,SHI Haoyu 2,LIU Xiaolong 2,CHEN Yaoji 1,YAN Jingying 1(1 Zhejiang Tiandi Environmental Protection Technology Company Limited, Hangzhou 310013, Zhejiang, China;2Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China)Abstract: We loaded a variety of non-noble metal(Ce 、Cu 、Mn 、Fe) on vanadium and titanium based catalysts, and studied the performance of the modified catalysts for the selective catalytic reduction (SCR) denitrification and the catalytic oxidation of volatile organic compounds (VOCs). The Ce modified catalyst showed good SCR denitrification activity and VOCs catalytic oxidation performance in the low temperature section, indicating its good cooperative catalytic potential. As for the Ce doping modified catalyst, the NO conversion rate and VOCs conversion rate over 3V-5Ce/Ti catalyst could reach 100% within the temperature range of 275—300℃. We compared the selectivity of N 2 and CO 2 between SCR-VOC and SCR alone, and found that the introduction of toluene significantly reduced N 2 selectivity, which however was restored to the level without toluene after temperature rise. It was also found that a significant decrease in the selectivity of CO 2 during the synergistic reaction. The SEM, XRD, XPS, NH 3-TPD研究开发DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0885收稿日期:2023-05-30;修改稿日期:2023-07-26。

硒掺杂对钒催化剂低温活性的影响

硒掺杂对钒催化剂低温活性的影响

硒掺杂对钒催化剂低温活性的影响胡非非;潘红艳;林倩;刘秀娟;何志艳【摘要】利用超声浸渍法制备硒掺杂前后的钒催化剂V/SiO2和Se-V/SiO2,采用Raman、XRD和TG/DSC对催化剂进行分析表征,并测定了两组催化剂对SO2氧化制SO3性能的影响.结果表明,与V/SiO2相比,硒掺杂后钒催化剂Se-V/SiO2的活性组分颗粒尺寸减小,分散度增大,提供的活性位点增多,且降低了催化剂组分的熔融相变温度,这些作用有利于该催化剂在较低温度下反应物分子的吸附与活化,提高其催化活性.使得在480℃以下,催化剂Se-V/SiO2催化SO2氧化的转化率明显高于V/SiO2.%The vanadium catalysts V/SiO2 and Se-V/SiO2 ( doping with selenium) were prepared by ultra-sonic impregnation method,and characterized by Raman,XRD,TG/DSC,and investigated the effect of two catalysts for catalytic oxidation of sulfur dioxide to sulfur trioxide. The results indicated that, the active components of Se-V/SiO2 particle size were smaller than V/SiO2 ,which caused the increasing of disper-sion degree and active site,and the melting transition temperature of catalyst components reduced,both of them were advantageous to the adsorption and activation,therefor,the catalytic activity of vanadium cata-lyst is higher. Under the condition of 480 ℃,the conversion rate of catalyst Se-V/SiO2 for SO2 oxidation was significantly higher than V/SiO2 .【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2017(046)009【总页数】5页(P1769-1772,1778)【关键词】硒;掺杂;钒催化剂;低温活性【作者】胡非非;潘红艳;林倩;刘秀娟;何志艳【作者单位】贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳 550025;贵州省绿色化工与清洁能源技术重点实验室,贵州贵阳 550025;贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳550025;贵州省绿色化工与清洁能源技术重点实验室,贵州贵阳 550025;贵州大学化学与化工学院,贵州贵阳 550025;贵州省绿色化工与清洁能源技术重点实验室,贵州贵阳 550025;贵州省绿色化工与清洁能源技术重点实验室,贵州贵阳 550025;贵州省绿色化工与清洁能源技术重点实验室,贵州贵阳 550025【正文语种】中文【中图分类】TQ111.14硫酸生产是一个国家工业实力的体现基准[1]。

低温SCR脱硝催化剂综述

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。

烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂临界量

烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂临界量

烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂临界量一、引言在烟气脱硝过程中,废钒钛系催化剂临界量是一个备受关注的问题。

随着环保意识的增强,对大气污染控制的要求越来越严格,烟气脱硝技术成为减少氮氧化物排放的重要手段。

然而,烟气脱硝过程中产生的废钒钛系催化剂临界量问题,却成为阻碍行业发展的瓶颈之一。

本文将从深度和广度两个方面进行全面评估,并撰写有价值的文章,以便读者能更深入地理解这一问题。

二、废钒钛系催化剂的形成和应用1. 废钒钛系催化剂的形成过程废钒钛系催化剂是指在烟气脱硝过程中,由于氨选择性催化还原(SCR)脱硝反应而生成的固体废物。

它主要由钒和钛元素组成,其中钛元素主要来自燃料中的钛和钛系化合物,而钒则来自燃料中的钒和氨选择性催化还原脱硝催化剂。

在脱硝过程中,废钒钛系催化剂会不断积累,最终形成固体废物。

2. 废钒钛系催化剂的应用废钒钛系催化剂在烟气脱硝中起着重要的作用,它可以促进氨选择性催化还原脱硝反应的进行。

然而,随着废钒钛系催化剂的不断积累,它的临界量逐渐成为一个不容忽视的问题。

在超过临界量后,废钒钛系催化剂会对SCR脱硝系统产生负面影响,甚至影响SCR脱硝系统的正常运行。

三、废钒钛系催化剂临界量的影响因素1. 废钒钛系催化剂的积累速度废钒钛系催化剂的积累速度是影响其临界量的重要因素之一。

通常情况下,废钒钛系催化剂的积累速度与SCR脱硝系统的运行参数、燃料特性和催化剂性能等密切相关。

当废钒钛系催化剂的积累速度超过一定阈值后,其临界量将逐渐增加,从而影响SCR脱硝系统的性能。

2. 废钒钛系催化剂的物化特性废钒钛系催化剂的物化特性也对其临界量产生重要影响。

催化剂的晶粒度、比表面积、化学成分等特性,都会直接影响废钒钛系催化剂的积累速度和临界量。

必须对废钒钛系催化剂的物化特性进行全面评估,以更好地控制其临界量。

四、废钒钛系催化剂临界量的解决方案1. 废钒钛系催化剂的定期清理和更换为了控制废钒钛系催化剂的临界量,必须采取定期清理和更换的措施。

锰钛系低温选择性催化还原催化剂的抗SO2和抗H2O性能研究进展

锰钛系低温选择性催化还原催化剂的抗SO2和抗H2O性能研究进展

2018年第37卷第1期 CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·105·化工进展锰钛系低温选择性催化还原催化剂的抗SO2和抗H2O性能研究进展景有志,杨丽,朱淑维,舒新前(中国矿业大学(北京)化学与环境工程学院,北京 100083)摘要:低温选择性催化还原(SCR)脱硝技术具有运行成本低、能耗低和布置方便的优点,催化剂的反应温度低,适合中小型工业锅炉的脱硝技术需求,因此受到越来越多的关注。

锰钛系催化剂以其较高的低温脱硝效率成为当前低温SCR催化剂研究领域的热点,然而催化剂易受到SO2和H2O的影响,限制了它的工业应用。

本文介绍了在含SO2和H2O的条件下锰钛系低温SCR催化剂的中毒症状,总结了催化剂的SO2和H2O中毒机制,重点阐述了在抗硫方面掺杂过渡金属元素以及载体改性的研究进展,详细介绍了掺杂Ce、Co、Fe和Ho等元素以及催化剂酸改性和复合载体对催化剂抗硫性的影响,同时简要总结了近年来其他方法提高锰钛系低温SCR催化剂抗硫抗水性能的状况,最后归纳了目前此类催化剂抗硫抗水措施的局限并指出今后的重点是进一步提高其抗中毒能力。

关键词:催化剂;选择性催化还原;脱硝;低温;抗SO2和抗H2O性能中图分类号:X511 文献标志码:A 文章编号:1000–6613(2018)01–0105–07DOI:10.16085/j.issn.1000-6613. 2017-0759Research progress on the SO2 and H2O resistance of Mn-Ti catalysts forlow-temperature SCRJING Youzhi,YANG Li,ZHU Shuwei,SHU Xinqian(School of Chemical&Environmental Engineering,China University of Mining&Technology,Beijing,Beijing 100083,China)Abstract:Low temperature SCR denitration technology has the advantages of low cost,low energy consumption and convenient layout. The reaction temperature of the catalysts is low,which is suitable for small and medium-sized boilers,therefore it has attracted more and more researchers’ attentions.Manganese-titanium based catalysts have become a hotspot in the research of low-temperature SCR catalysts due to their excellent catalytic activity. However,the poor sulfur and water resistance of the catalysts limits their practical application. This study mainly introduces the symptoms and mechanism of SO2 and H2O poisoning of manganese-titanium catalysts for low temperature SCR. The research progress of doping transition metal elements and modification of the carrier in the aspect of sulfur resistance is mainly discussed. The effects of doping Ce,Co,Fe and Ho,as well as the acid modification of catalysts and compound carrier are introduced in detail. In addition,the recent situation of other modification methods of manganese-titanium catalysts are briefly introduced. Finally,the limitations of the present methods of the sulfur and water resistance for SCR catalysts are summarized,and we point out that the future focus of this kind of catalysts is to further improve their anti-poisoning ability.Key words:catalysts;selective catalytic reduction(SCR);denitration;low temperature;resistance to SO2 and H2O目前大型燃煤电厂主要采用选择性催化还原(SCR)脱硝技术,它是以NH3为还原剂,在V2O5-WO3(MoO3)-TiO2催化剂的作用下NH3与NO x 反应生成N2。

钒钛SCR脱硝催化剂低温研究进展

钒钛SCR脱硝催化剂低温研究进展

展, 拓宽低 温 S R催 化 剂 的研 究 思 路 , C 探讨 催 化 剂 低 温 改性 的新方 向 , S R催 化 剂 的开 发与 应 用提 为 C 供 参考 。
酸雨 和温 室效应 的 主要 来 源之 一 … , 人 类 生存 环 给 境带 来 巨大危害 , 目前 环境 保护 的重点 , 是 因此 如何 有效 消除 N 已成 为 令 人 关 注 的重 点 课 题 。选 择 O 性催 化还原 ( e c v a lt e ut n S R) 术 Sl t eC t yi R d c o ,C 技 ei a c i 作为 比较成 熟且 高效 的烟气脱 硝技 术 已得 到广 泛的 工业应 用 , 化剂 性 能是 该 技 术商 业 应 用 的关 键 之 催
关 键 词 : 择 性 催 化 还 原 反 应 ; 气脱 硝 ; 钛 催 化 剂 ; 温 选 烟 钒 低
Abs r ct Be ta : cau fhi ct t em p at se o gh a i y t vi er ur and o hersh t e t or com i iti ngs exs n com m er alV 5 O SCR at ci O /Ti c a。 l t t e yss.h devel opm en o ghl tv c al t a lw t p at e t f hi y ac ie at yss t o em er ur be com es ho r ear h t hom e a t es c a an a・ d br oad. e m ec Th hani sm ft e r c i o h ea ton ofvan adi um — t anum i i t SCR at yss a ow em per ur s an y c al t tl t at e i alzed,h t us

CuO的TiO2复合型催化剂用于中低温烟气脱硝技术研究的开题报告

CuO的TiO2复合型催化剂用于中低温烟气脱硝技术研究的开题报告

负功V2O5/CuO的TiO2复合型催化剂用于中低温
烟气脱硝技术研究的开题报告
一、研究背景
烟气脱硝技术是解决空气污染问题和保障能源环境可持续发展的重
要手段。

当前广泛应用的SCR(Selective Catalytic Reduction)脱硝技术依赖于贵金属催化剂,存在成本高、稀缺性大、易受SO2和水蒸气影响
等问题。

因此,开发低成本、高效率、稳定性好的非贵金属催化剂,是
烟气脱硝技术研究的热点方向。

二、研究目的
本研究旨在开发一种低成本、高效率、稳定性好的非贵金属催化剂,用于中低温烟气脱硝技术。

具体研究内容包括制备负功V2O5/CuO的
TiO2复合型催化剂,考察反应条件对催化剂活性和稳定性的影响,评价
催化剂在模拟烟气中的脱硝性能。

三、研究思路
1. 制备负功V2O5/CuO的TiO2复合型催化剂:采用共沉淀法制备TiO2载体,并通过浸渍法将V2O5和CuO负载于TiO2载体表面。

2. 考察反应条件对催化剂活性和稳定性的影响:选择多种反应条件(反应温度、氨气浓度、空速等)进行实验,评价不同条件下催化剂的
脱硝活性和稳定性。

3. 评价催化剂在模拟烟气中的脱硝性能:采用脱硝反应实验台和实
验烟气,评价催化剂在实际应用中的脱硝性能,分析催化剂的催化机理。

四、研究意义
1. 增强低温烟气脱硝技术的可行性和经济性,推动我国环保事业发展。

2. 开发了一种新型非贵金属催化剂,具有广阔应用前景。

3. 为烟气脱硝技术的深入研究提供了理论和实践依据。

脱硝钒钛催化剂

脱硝钒钛催化剂

脱硝钒钛催化剂一、介绍脱硝钒钛催化剂脱硝钒钛催化剂是一种用于烟气脱硝的催化剂,它主要由氧化钒、氧化钛和其他助剂组成。

该催化剂具有高的活性和选择性,可以有效地将烟气中的氮氧化物转化为无害的氮气和水。

二、脱硝原理脱硝钒钛催化剂通过将烟气中的NOx(NO和NO2)还原为N2和H2O来实现脱硝。

具体来说,当烟气中的NOx进入催化剂层时,它们会与NH3发生反应,生成N2和H2O。

这个过程需要在适当的温度下进行,并且需要有足够的空间时间。

三、催化剂结构脱硝钒钛催化剂通常采用多孔陶瓷或金属载体。

陶瓷载体通常是由高温煅烧而成的α-Al2O3或ZrO2等材料制成。

金属载体通常是由不锈钢或镍合金制成。

在载体上涂覆活性组分时,通常采用浸渍法或喷涂法。

浸渍法是将载体浸泡在含有活性组分的溶液中,然后煅烧干燥。

喷涂法是将活性组分溶解在适当的溶剂中,然后通过喷枪将其均匀地喷洒在载体表面上。

四、催化剂活性脱硝钒钛催化剂的活性主要由催化剂结构和催化剂组成决定。

其中,氧化钒是最主要的活性组分,它可以促进NH3选择性吸附和NOx还原反应。

氧化钛则起到稳定催化剂和提高催化剂寿命的作用。

此外,助剂也可以影响催化剂的活性。

常见的助剂包括氧化铝、氧化锆、镁氧化物等。

这些助剂可以改变催化剂表面酸碱性质和红外吸收特征,从而影响NH3选择性吸附和NOx还原反应。

五、催化剂寿命脱硝钒钛催化剂的寿命主要受到以下因素的影响:1. 水汽:水汽会降低催化剂的活性,因为它会占据催化剂表面上的活性位点。

2. 硫化物:硫化物会与催化剂表面上的氧化钒发生反应,形成硫酸盐,从而降低催化剂的活性。

3. 灰尘:灰尘会阻塞催化剂孔隙和表面,从而降低催化剂的活性。

4. 温度:过高或过低的温度都会影响催化剂的寿命。

过高的温度会使催化剂失去活性组分,而过低的温度则会导致NH3选择性吸附不足。

六、应用领域脱硝钒钛催化剂主要应用于烟气脱硝领域。

它可以用于燃煤电厂、工业锅炉、钢铁冶炼等领域。

1000MW燃煤电厂钒钛系脱硝催化剂失活原因分析

1000MW燃煤电厂钒钛系脱硝催化剂失活原因分析

象. 因此 , 催 化 剂 表 面 的烧 结 、 还 原能力的下降 、 盐 类 沉 积 以及 活 性 组 分 的挥 发 都 与催 化 剂 活性 下 降有 关 .
关键词 : 燃煤 电厂 ; 选择性催化还原 ; 脱 硝催 化 剂 ; 失活机理 ; 表 面性 质
中 图分 类 号 :X 5 1 1 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 :1 0 0 8—9 7 3 X( 2 0 1 5 ) 0 3—0 5 6 4一O 7
鲜催化剂( 8 4 , 4 9 m / g ) 都有所下降 , 同时表 面的活性 钒 V 和化学吸附氧 0 。由 5 6 和 3 4 分别下降至 4 6 和
2 4 %, 并且有 大量盐类 沉积及少量 活性组分 的损失 , S E M和 X R D 的 结 果 表 明 运 行 后 催 化 剂 表 面 存 在 严 重 烧 结 现
De a c t i v a t i o n me c ha ni s m o f c o mme r c i a l V2 O5 - W o3 一 Ti o2
S CR c a t a l y s t s u s e d i n 1 0 0 0 MW c o a l - f i r e d po we r p l a nt
V0 1 . 4 9 NO . 3
Ma r .2 O 1 5
DoI :1 0 . 3 7 8 5 / j . i s s n . 1 0 0 8 — 9 7 3 X. 2 01 5 . 0 3 . 0 2 3
1 0 0 0 MW 燃 煤 电厂 钒 钛 系脱 硝 催 化 剂 失 活 原 因 分 析
CHEN Ya n - p i n g ,W U S i — mi n g ~,LU Hu i — j i a n ,W E I B o — l u n ,HE Yi ,S HI Ya o

钛基SCR脱硝催化剂中毒失活及抗中毒机理的实验和分子模拟研究

钛基SCR脱硝催化剂中毒失活及抗中毒机理的实验和分子模拟研究

钛基SCR脱硝催化剂中毒失活及抗中毒机理的实验和分子模拟研究氮氧化物(NOx)是主要的大气污染物之一,其排放造成的酸雨、雾霾等二次污染使我国面临严重的环境污染。

煤是我国最重要的一次能源,它的燃烧是NOx的主要排放来源之一。

以NH3为还原剂的选择性催化剂还原(SCR)脱硝技术是目前烟气NOx脱除技术中最为成熟、高效的技术。

催化剂是SCR技术的核心,它的性能是决定整个系统的脱硝效果和经济性的主要因素。

现有的催化剂配方设计方法主要为实验的反复尝试,该方法需要消耗大量的时间和成本,本文中研究建立了一个基于理论化学计算的SCR催化剂组分功能化划分办法,为催化剂的主动设计提供理论基础。

此外,针对现有商用V-W-Ti氧化物催化剂在实际应用遇到碱金属中毒、低温活性不足等问题,研究了钒系催化剂的碱金属中毒机理和抗中毒规律,同时对具有良好低温脱硝性能的铈系氧化物催化剂,研究了其在S02、H20和碱金属存在条件下的脱硝性能和影响机理,经过配方调控和优化得到了适用于实际烟气条件下的具有良好抗碱金属中毒性能的铈系催化剂配方。

全文得到的主要结果如下。

一、从金属氧化物催化剂的SCR反应机理出发,结合理论化学中的分子轨道理论,发现LUMO轨道能量能够衡量组分酸性的强弱、加氢放热量能够反应组分氧化性、而被还原后组分的HOMO轨道能量能够作为催化剂重氧化能力的判断标准,基于这些理论基础,我们建立了针对负载型氧化物催化剂的SCR组分功能区划分方法,计算了22种氧化物的特性,根据实验测试数据,以钒和钛氧化物做为判断基准,将以上氧化物分成A,B,C三个区间,这三个区间内的组分分别具有不同的功能,A区间内的氧化物能够作为催化剂的主要活性组分,B区间的氧化物适合作为增加催化剂NH3吸附量的助催化组分,而C区间内的氧化物脱硝反应能力弱,但是部分具有良好微观物理结构的氧化物物种,如TiO2、A1203和Zr02等,能够作为催化剂的有效载体。

二、针对V2O5/TiO2的碱金属中毒展开研究,发现当掺杂碱金属氧化物的比例达到K(Na)/V=0.5时,V2O5/TiO2的SCR反应速率常数降低了50%以上。

ZrO2掺杂对V2O5-MoO3_TiO2催化剂脱硝性能的影响

ZrO2掺杂对V2O5-MoO3_TiO2催化剂脱硝性能的影响
第 38 卷 第 5 期 2020 年 5 月
环 境 工 程 Environmental Engineering
Vol. 38 No. 5 May 2020
ZrO2 掺杂对 V2 O5 -MoO3 / TiO2 催化剂脱硝性能的影响
吴彦霞1∗ 梁海龙1 陈 鑫1 陈 琛1 王献忠2 陈玉峰1 戴长友3 胡利明1
为改善单一 TiO2 作为载体的上述缺点,近年来, 对于 TiO2 的掺杂改性成为研究热点。 李娟 等[5] 采 用 共沉淀法 制 备 了 TiO2 -SnO2 固 溶 体 载 体,并 浸 渍 负 载 WO3 ,发现 TiO2 与 SnO2 发 生 了 协 同 作 用,同 时 SnO2 可阻止 TiO2 晶型变化过程中比表面积的减小。 赵梦 梦等[6] 通过共沉淀法将 La 组分掺入 TiO2 载体 中,采 用浸渍法将 V 和 W 组分负载到 La2 O3 -TiO2 复合氧化 物上, 制备出 V2 O5 -WO3 / La2 O3 -TiO2 催化剂,La 与 Ti 以 La—O—Ti 键相互作用,生成高度分散的镧物种,也 使得 TiO2 具有更好的热稳定性。 李鹏等[1] 发现:TiO2 ZrO2 固溶 体 比 单 独 的 TiO2 和 ZrO2 具 有 更 大 的 表 面 积、更强的表面酸性以及更好的强度和热稳定性。
(1. 中国建筑材料科学研究总院 陶瓷科学研究院, 北京 100024; 2. 萍乡学院 江西省工业陶瓷 重点实验室,江西 萍乡 337055; 3. 瑞泰科技股份有限公司,北京 100024)
摘要:采用浸渍法制备了一系列 V2 O5 -MoO3 / TiO2 和 V2 O5 -MoO3 / TiO2 -ZrO2 催 化 剂,考 察 了 ω( V2 O5 / TiO2 ) 、ω( MoO3 / TiO2 ) 及 ω( ZrO2 / TiO2 ) 对催化剂选择性催化还原 NO 性能的影响。 结果表明:ω( V2 O5 / TiO2 ) 为 3% ,ω( MoO3 / TiO2 ) 为 6% ,ω( ZrO2 / TiO2 ) 为 30% 的催化剂具有最佳的脱硝活性、较低的 SO2 氧化率及较好的抗硫抗水性能。 采用 XRD、TG、 BET、SEM、H2 -TPR 及 NH3 -TPD 等手段,对上述催化剂的理化性能及结构进行表征。 结果表明:掺杂 ZrO2 的催化剂具 有更好的选择性催化还原 NO 活性,这与其较大的比表面积、较多的表面羟基、均匀的粒径、优良的氧化还原性能和较 多的弱酸性位有关。 关键词:催化剂;V2 O5 -MoO3 / TiO2 ;掺杂;ZrO2 ;脱硝效率

载体预处理对FeMnAC催化剂低温脱硝活性的影响

载体预处理对FeMnAC催化剂低温脱硝活性的影响

Effectofcarrierpretreatmentondenitrificationactivityof FeMn/AC catalystatlow temperature
YANGXu1,2,CHENHongping1,2,QIXue1,2,HOUXinxin1,2
(1.CollegeofChemicalEngineering,HebeiKeyLaboratoryforEnvironmentPhotocatalyticandElectrocatalyticMaterials, NorthChinaUniversityofScienceandTechnology,Tangshan063210,China;
氮氧化物(NOx)是重要的污染物,会引发酸雨、 光化学烟雾等环境问 题[12]。目 前,NH3 选 择 性 催 化还原技术在烟气处理中应用广泛[3],其中钒钛基
催化剂已商业化,但其低温活性差,温度窗口窄,且
毒性较大,易对环境造成污染[4]。故需开发低温高 效脱硝催化剂。
活性炭具有较大的比表面积、发达的孔结构,可 减少活性组 分 团 聚[5],有 研 究 证 明,硝 酸 处 理 活 性
2.CoalChemicalEngineeringResearchCenterofHebeiProvince,Tangshan063210,China)
Abstract:Theactivatedcarbonwasusedascarrier,andthecarrierwaspretreatedbynitricacidandheat treatment.TheFeMn/AC catalystwaspreparedbyimpregnationmethodandcharacterizedbyFTIR, SEM,N2 adsorptiondesorption,NH3TPD,H2TPR andXPS.Theeffectofcarrierpretreatmentonthe denitrificationactivityofthecatalystwasalsoinvestigated.Theresultsshowthatthecarrierpretreatment canaffectthefunctionalgroups,acidsites,porestructureandspecificsurfaceareaofthecarrier,andfuth eraffectthehighvalenceandhighdispersionoftheactivecomponents.Thehighvalenceandhighdisper sionofactivecomponentsarethemainreasonsfortheirhighactivityatlowtemperature.Theactivityof catalystthatthecarrierwastreatedbynitricacidand300℃ heattreatmentincreasedbyapproximately 38% between140℃ and250℃. Keywords:pretreatment;carrier;FeMn/AC;NO;lowtemperature

钛基SCR脱硝催化剂中毒失活及抗中毒机理的实验和分子模拟研究

钛基SCR脱硝催化剂中毒失活及抗中毒机理的实验和分子模拟研究

钛基SCR脱硝催化剂中毒失活及抗中毒机理的实验和分子模拟研究1. 本文概述随着环境保护法规的日益严格,对工业排放中的氮氧化物(NOx)进行有效控制变得尤为重要。

选择性催化还原(SCR)技术作为一种高效的NOx减排手段,在工业烟气处理中发挥着关键作用。

钛基SCR脱硝催化剂因其优异的催化活性和稳定性,成为当前研究的热点。

在实际应用过程中,催化剂的中毒失活问题严重制约了其长期有效运行。

本文旨在通过实验研究结合分子模拟方法,深入探讨钛基SCR脱硝催化剂的中毒失活机理及其抗中毒改性策略。

本文将介绍钛基催化剂的基本结构和SCR脱硝原理,阐述其在工业应用中的优势和面临的挑战。

通过一系列实验研究,分析不同类型毒物对钛基催化剂性能的影响,并揭示中毒过程中的活性位点变化和反应路径。

接着,利用分子模拟技术,从原子和分子层面上理解催化剂表面的反应机制和毒物作用模式。

本文还将探讨通过改性方法提高催化剂抗中毒能力的可能性,包括前驱体优化、添加助剂和载体改性等策略。

总结本文的主要发现,并展望未来钛基SCR脱硝催化剂的研究趋势和应用前景。

2. 文献综述在探讨钛基选择性催化还原(SCR)脱硝催化剂的中毒失活及其抗中毒机理之前,首先需要回顾相关领域的研究进展。

SCR技术作为一种有效的氮氧化物(NOx)减排手段,在工业烟气处理中得到了广泛应用。

钛基催化剂因其优异的热稳定性和机械强度,在SCR过程中显示出了良好的应用前景。

早期的研究主要集中在催化剂的活性位点、反应机理和影响因素等方面。

例如,Voss et al. (2000) 通过实验发现钛基催化剂上的活性位点主要来源于钛的氧化物,而催化剂的表面酸碱性质对SCR反应的活性有着显著影响。

温度、氧气浓度和反应物的投加速率等因素也被证实对催化剂的性能有重要影响。

随着研究的深入,学者们开始关注催化剂在实际应用过程中可能出现的中毒失活现象。

中毒因素主要包括硫(S)、磷(P)、重金属等,这些物质通过吸附或化学反应与催化剂表面作用,导致活性位点的减少或失活。

钒钨钛脱硝催化剂的性能研究

钒钨钛脱硝催化剂的性能研究

钒钨钛脱硝催化剂的性能研究SCR技术是目前运用较为广泛的烟气脱硝技术,脱硝效率较高。

SCR脱硝技术的核心是催化剂,催化活性对SCR的整体脱硝效果影响重大,因此,本文对V-W-Ti体系催化剂的性能进行了研究,探讨了不同钒、钨组分、烟气组分对催化剂脱硝性能的影响。

标签:钒钨钛催化剂;SCR技术;性能研究1不同钒含量对钒钨钛催化剂脱硝性能的影响V2O5是目前商品SCR催化剂中的主要活性组分,在选择性催化还原反应中具有良好的脱除NOx性能,但由于V2O5催化氧化的能力很强,在氧气存在时,会将烟气中的SO2氧化生成SO3,SO3进而会与SCR系统中未发生反应的NH3结合,生成NH4HSO4等造成催化剂以及系统管路的阻塞。

SCR催化剂中不同含量的V2O5会出现不同的形态,在较小负载量的催化剂表面,V2O5会以不饱和的单体或等轴聚合体的形态分散,该形态的V2O5是SCR催化剂的主要活性中心(见图1),Koebel等[1]发现,聚合体形态的V2O5相比单体具有更好的催化剂活性;当V2O5的负载量较大时,会形成结晶并在载体表面不均匀的堆积,不利于SCR反应的发生,且过多的V2O5会加剧SO3的生成。

由表1及图2可知,当催化剂中无钒氧化物时,催化剂的最高活性仅为49.7%(400℃);当催化剂中添加钒氧化物时,催化剂的活性在250℃时,均可达到70%以上。

当钒含量为0.4%时,催化剂在350℃~400℃时的最大脱硝率约达98%,得到非常高的脱硝率。

另外,当钒含量在0.4%和0.8%时,催化剂有最大的活性窗口:250℃~450℃。

然而,从图2中可知,当钒含量大于1.0%时,催化剂的活性开始呈下降趋势,当钒含量达2.4%时,最高活性降到约85%(350℃)。

这主要是由于催化剂载体的比表面积较小,较大的钒含量在其表面不能较好的分散,导致催化剂表面V2O5的聚集、结晶。

而结晶态的形成及在载体表面的不均匀堆积,不利于SCR反应的发生,因此,当钒含量过高时,催化剂的活性逐渐降低。

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锑掺杂对钒钛系催化剂低温脱硝活性的影响张铁军;李坚;何洪;梁文俊;梁全明【摘要】Sb-V2O5-TiO2 catalysts were prepared by wet impregnation method.The effect of antimony loadings and calcination temperatures on the activity of catalysts were investigated on the basis of 3%V2O5-TiO2.The results indicate that the catalyst with 11% Sb loading, calcined at 500℃, has the best activity of SCR.The NOx conversion could reach 92% at 170℃ with the inlet NOx concentration of 0.07%, the O2 volume fraction of 5%, and the space velocity of 27000h-1.The H2-TPR data reveal that the increase of activity can be attributed to the promotion of the catalyst oxidation ability by the modifying of antimony.Sb is mainly in the pentavalent antimony form on the surface of the catalyst, and the increase in surface acidity of the catalyst is identified by means of XPS and NH3-TPD.The effects of SO2 and H2O on the catalyst is also studied, showing that the Sb-V2O5-TiO2 has an excellent catalytic activity in the presence of H2O and SO2.FT-IR, TG and pore structure test results suggest that the addition of Sb can effectively inhibit the aggregation of ammonium sulfate on the catalyst surface, thereby improving the service life of the catalyst.%用浸渍法制备Sb-V2O5-TiO2催化剂,在质量分数3%V2O5-TiO2催化剂基础上,研究锑的负载量、焙烧温度对催化剂活性的影响.结果表明,锑的负载量为11%(质量分数),500℃焙烧的催化剂具有最佳的SCR活性,在进口浓度为0.07% NOx、O2体积分数5%、空速27000h-1的条件下,170℃时脱硝活性可达92%.对催化剂进行H2-TPR表征,发现锑修饰后的催化剂氧化能力增强,使催化剂效率上升.通过XPS和NH3-TPD表征测试,催化剂表面的锑主要以五价的形式存在且随着锑负载量的增加催化剂表面酸性增强.考察SO2和H2O对催化剂的影响发现,加锑催化剂具有一定的抗硫抗水性能.通过FT-IR、TG、孔隙结构测试表明,锑的加入可以有效地抑制硫酸铵盐在催化剂表面的聚集,从而延长催化剂的寿命.【期刊名称】《燃料化学学报》【年(卷),期】2017(045)006【总页数】7页(P740-746)【关键词】低温;SCR;抗硫;硫酸铵盐【作者】张铁军;李坚;何洪;梁文俊;梁全明【作者单位】北京工业大学区域大气复合污染防治北京市重点实验室, 北京100124;北京工业大学区域大气复合污染防治北京市重点实验室, 北京 100124;北京工业大学区域大气复合污染防治北京市重点实验室, 北京 100124;北京工业大学区域大气复合污染防治北京市重点实验室, 北京 100124;北京工业大学区域大气复合污染防治北京市重点实验室, 北京 100124【正文语种】中文【中图分类】O643氮氧化物(NOx)是大气污染的主要污染物之一,会导致光化学雾、酸雨和雾霾等,严重影响人体健康[1]。

因此,氮氧化物的治理和控制一直备受世界各国的高度关注。

无论对于固定污染源还是移动污染源,以NH3为还原剂的选择性催化还原(NH3-SCR)技术已成为固定源脱硝的有效手段[2,3]。

催化剂是SCR技术的核心,是决定整个系统的脱硝效果和经济效益的主要因素。

然而,目前世界各国市场上的SCR催化剂的工作温度大多在290-420 ℃[4],低温活性较差,会导致企业烟气脱硝工艺流程和设备装置复杂,很难应用于低温工业锅炉的烟气处理。

因此,世界各国科技人员一直致力于低温NH3-SCR催化剂的研制。

对于低温NH3-SCR脱硝技术的有益研究结果表明,在催化剂上负载过渡金属氧化物有很好的效果[5-8],比如黄增斌等[9]分别以β、ZSM-5和USY分子筛为载体,采用浸渍法制备了三种分子筛负载的锰铈催化剂。

结果表明,这三种催化剂均具有较好的低温NH3-SCR 反应活性,其中,Mn-Ce/USY的催化性能最好,在107 ℃时NOx 转化率可达到90%。

叶飞等[10]同样采用浸渍法制备了以纳米级c-ZrO2(立方相ZrO2)、t-ZrO2(四方相ZrO2)和m-ZrO2(单斜相ZrO2)为载体的负载型MnOx-CeO2/ZrO2催化剂,并在连续流动固定床反应器上考察了催化剂的NH3-SCR低温脱硝性能。

结果表明,催化剂脱硝性能良好,当MnOx负载量(以质量分数计)为15.0%时,以c-ZrO2为载体的催化剂脱硝效率在103 ℃即可达到100%。

这些催化剂在低温下具有较高的活性,但是对SO2的耐受性很低,钒系脱硝催化剂具有优秀的抗硫性能[11]。

目前,很多研究通过对钒钛催化剂添加助剂或者改性载体的方法提高低温活性和抗硫性,锑由于具有优秀的低温活性和抗硫性能可作为催化剂的助剂。

Phil等[12]通过计算机手段研究了Se、Sb、S、Cu元素对硫酸铵盐的排斥性,发现Sb的排斥性最高,将其负载于V2O5/TiO2后提高了催化剂在低温段的抗硫能力。

曹政等[13]将Sb2O3负载于V2O5 /TiO2催化剂上,发现在220 ℃ 时,能够到达97%的效率,并且经过抗硫实验证明掺杂锑的催化剂具有一定的抗硫性,锑的主要作用是促进NO吸附,使硫酸铵盐更容易分解。

Xu等[14]制备了 V2O5-Sb2O3-TiO2的成型催化剂,在250 ℃,0.1%SO2和10%H2O条件下进行抗硫实验并经过TG和MS表征分析,发现修饰锑的催化剂具有较低的SO2氧化率和硫酸铵盐附着量。

本研究在质量分数3%V2O5-TiO2催化剂基础上,以锑作为催化剂助剂,采用浸渍法制备Sb-V2O5-TiO2催化剂,锑的负载量为11%(质量分数),500 ℃焙烧的催化剂具有较佳的NH3-SCR低温脱硝性能,在进口浓度为0.07% NOx、O2体积分数5%、空速27 000 h-1的条件下,170 ℃时脱硝效率可达92%。

本研究还考察了SO2和H2O对催化剂的影响,发现加锑催化剂具有一定的抗硫抗水性能。

采用一步浸渍法制备不同锑含量的3%V2O5-TiO2脱硝催化剂。

将定量的草酸(分析纯,质量分数≥99.7%,天津福晨化学)、偏钒酸铵(分析纯,质量分数≥99.8%,天津福晨化学)和三氯化锑(分析纯,质量分数≥99%,国药集团化学试剂)固体一起溶解于去离子水中,搅拌40 min使之形成活性组分的浸渍液。

称取纳米级的TiO2(化学纯,质量分数99%,重庆新华化工有)载体加入上述溶液并在60 ℃水浴中搅拌2 h。

最后将搅拌后得到的黏稠物放入烘箱中在120 ℃干燥12 h呈块状,放入马弗炉中在设定温度下焙烧4 h。

焙烧后的催化剂经冷却、研磨和粉碎,筛分至20-40 目备用。

催化剂选择性催化NOx的性能评价在固定床玻璃反应器(Φ18×250 mm)中进行,通过加热电炉控制反应温度,每次测试的催化剂用量为4 mL。

原料气包括0.07% NOx、0.07% NH3、5% O2、10% H2O、0.03% SO2、N2作为平衡气,总流量为1.8 L/min,空速为27 000 h-1,采用NOx分析仪(Model-4000VM 英国SIGNAL公司)在线检测反应进出口NOx 浓度。

催化剂的孔隙结构测试在比表面积及孔隙度分析仪(Micrometritics Gemini V)上进行,测定之前在110 ℃下脱气1 h,比表面积按照BET方法进行计算,孔容及孔径按照BJH理论计算。

H2-TPR测试采用化学吸附仪(Micrometritics AutoChem II 2920),在O2气氛下,200 ℃预处理30 min,然后切换Ar吹扫,冷却至40 ℃,通入H2(10%)-Ar(90%)混合气,以10 ℃/min速率升温,采用TCD检测器分析。

XPS测试在ESCALAB 250Xi 型电子能谱仪(Thermofisher公司) 上进行。

以 AlKα的X射线为激发光源,测定催化剂表面物种中Sb 2p、V 2p、O 1s 和 C 1s 的电子结合能(BE)数据。

NH3-TPD测试采用ChemBET Pulsar TPR/TPD型化学吸附仪(美国Quantachrome 公司),在氦气气氛下450 ℃预处理 60 min,降温至40 ℃,切换为5% NH3/He进行吸附30 min,然后切换通入氦气,待仪器基线平稳后,以10 ℃/min速率升温测试,采用TCD检测器分析。

XRD测试在X射线衍射仪(德国Bruker,D-8型)上进行,Cu靶,Kα作为发射源,波长λ=0.154 06 nm,10°-80°扫描,扫描步长为0.02°。

FT-IR测试在傅里叶红外光谱仪(Nicolet 6700)上进行,400-4 000 cm-1扫描,分辨率为4 cm-1,采用KBr压片法。

TG测试采用热重分析仪(TG/DTA6300),在空气气氛下从25 ℃加热到700 ℃,升温速率10 ℃/min,灵敏度为0.1 μg。

采用浸渍法在质量分数3%脱硝催化剂上负载质量分数3%、5%、8%、11%、12%的锑,不同的锑负载量脱硝催化剂的性能见图1。

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