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SCR脱硝催化剂的研究进展
摘要：选择性催化复原（SelectiveCatalyticReduction，SCR）法是目前可以找到的脱硝效率最高、最为成熟的技术，因其脱硝效率高、无二次污染而被广泛使用。其中SCR催化剂是该技术的核心所在，该文主要介绍了SCR反响机理以及目前主流的SCR催化剂。氮氧化物（NOx）主要来自化石燃料的燃烧，根据氮和氧结合形态的不同，可分为多种形式的化合物，主要包括NO、NO2、N2O、N2O4和N2O5，其中排放量最多、对大气环境危害最大的是NO和NO2，烟气中90%以上的NOx是NO。目前，选择性催化复原（SelectiveCatalyticReduction，SCR）技术广泛应用于传统工业。SCR反响系统中存在两个难点问题：催化剂失效以及NH3过量逃逸，因此，将来讨论的重点是探究更好的催化剂。1SCR法原理SCR法的首次提出是在20世纪50年月，20世纪70年月投入工业应用。目前其脱硝效率可达90%以上，该方法是采纳NH3作为复原剂，通过喷氨格栅进入烟道与烟气混合，进展氧化复原反响生成N2和H2O。通过使用适宜的催化剂，反响温度可以降低到400℃以下，脱硝效率可高达90%以上。SCR法是目前工程上广泛使用的、可以用于固定源NOx治理的技术。其中反响（1）反响是标准SCR主反响，90%以上的NOx是NO气体；（2）反响是快速SCR反响，由于该反响较为快速，NO、NO2同时参加反响；（3）反响是NO2-SCR反响。在无催化剂存在的条件下，SCR反响温度范围都特别狭窄（980℃左右），选择SCR催化剂能够降低反响活化能，降低反响温度，应用于实际电厂工况即290℃～430℃范围内。2SCR脱硝催化剂种类研发具有优良性能的催化剂是SCR脱硝技术的核心，因為催化剂的本钱很高。目前市面上可见的SCR催化剂有成百上千种，包括低温、超低温、中温等。大体上可将这些催化剂分为以下4类：金属氧化物催化剂、碳基催化剂、贵金属催化剂和分子筛催化剂。2.1金属氧化物催化剂金属氧化物的催化力量来自于金属原子与氧原子之间连接的化学键，过渡金属不满的d轨道可承受电子或者电子对，形成协作物。很多过渡金属氧化物如：MoO3、ZrO2、MnO2、Fe2O3、V2O5等，都具有很好的SCR脱硝活性。村上[1]等学者特地讨论了金属氧化物的而脱硝活性，得到了大致的活性挨次：CuOCr2O3MoO3ZnONiO，其中负载了CuO的催化剂的活性特别强，但是选择性较差，NH3易与O2反响，降低脱硝效率。在众多金属氧化物中，Al2O3由于外表具有大量的羟基而被讨论者们看好，并做了大量讨论。H.Hamada等[2]讨论了添加Al2O3可以增加催化剂的脱硝性能，同时还发觉负载Al2O3有助于提高催化剂的低温活性。进一步的讨论说明，当水蒸气存在时，Ga2O3/Al2O3中添加SnO2可以进一步提高其催化活性，讨论者认为，这种高活性来源于催化剂中的Ga-O-Al键。Xie等人[3]制备了CuO/Al2O3催化剂进展SCR反响，发觉催化剂在200℃时的脱硝效率为80%，同时还进展了抗SO2试验，发觉铜氧化物对烟气中的SO2特别敏感，活性下降非常明显。尉继英等[4]制备出SnO2-Al2O3复合氧化物催化剂，350℃时脱硝效率高达71%。讨论者还发觉，其最高NO转化率所对应的反响温度介于Al2O3与SnO2之间，且随SnO2含量的增大而渐渐降低。2.2碳基催化剂活性炭具有特别的孔构造和较大的外表积，其实，活性炭本身对NO具有较大的吸附力量，具有肯定的NH3-SCR脱硝活性，在固定源NOx的治理中，具有较高的应用价值，负载其上面最常见的活性物质是V2O5。Gracia-Bordeja等人[5]通过浸渍法制备了负载型的V2O5/AC催化剂并发觉催化剂在250℃可以到达70%以上NO的去除率。有许多学者将活性炭用于低温SCR反响的讨论中，中国科学院山西煤化学讨论所的朱珍公平人[5]对V2O5/AC进展讨论，并且在模拟烟气中参加了SO2，发觉SO2能够明显提高其脱销活性，推想其缘由可能是由于SO2与NH3发生反响生成硫酸铵盐，增加外表酸性位，从而提升了催化剂的催化活性。Tang等人[6]制备了MnO2/AC催化剂进展讨论，发觉200℃左右脱硝效率高达90%以上，参加Ce进展改性后，低温活性进一步提升。南开大学的沈伯雄等人[7]采纳先预处理后负载的方法制备CeO2/ACF催化剂，当Ce的负载量为10wt.%时，催化剂在120℃～240℃的脱硝效率到达85%以上。2.3贵金属催化剂贵金属类催化剂是消失最早的SCR反响催化剂，催化剂中负载的贵金属含量越高，其活性也越高。该催化剂的优点是具有较高的催化活性和热稳定性，具有较好的抗硫中毒力量，但缺点也很明显，对NH3具有肯定的