低温SCR脱硝催化剂的研究.docx

低温SCR脱硝催化剂的研究-1--8-低温SCR脱硝催化剂的研究摘要:综述了低温SCR脱硝催化剂的国内外研究现状介绍了低温SCR脱硝催化剂的种类、反应机理及存在的不足之处为制备性能更好的低温SCR脱硝催化剂提供依据。NOx是大气的主要污染物之一对人体健康和生态环境都有巨大的危害N2O、NO、N2O3、NO2、N2O4、N2O5是NOx的主要存在形式。高浓度的NO会对人体产生强烈危害NO进入人体后会与血液中的血红蛋白结合降低红细胞输送氧气的能力引起组织缺氧。此外NO和NO2是光化学污染中的一次污染物经强烈太阳紫外线照射后会生成新的二次污染物危害环境。随着我国经济发展的日新月异氮氧化物的排放日益增多主要来源于化石燃料的燃烧、机动车尾气的排放。如果不采取进一步的措施未来我国的氮氧化物排放量将持续增长必然会会造成严重的环境危害。目前应用在工业上的脱硝技术主要是SCR脱硝技术。20世纪50年代美国Eegelh-arcl公司首先发明了SCR脱硝技术日本于20世纪六七十年代实现了商业化应用。SCR脱硝技术目前以氨催化还原法为主NH3优先与NOx发生还原脱除反应生成氮气和水没有副产物不形成二次污染。目前商用催化剂主要是V2O5-WO3、MoO3/TiO2以TiO2为载体、V2O5为活性组分、WO3或MoO3为活性助剂活性助剂的添加提高了催化剂的高低温活性并有效抑制副反应的发生。该催化剂属于中高温催化剂活性温度窗口在300～400℃在低温下无法达到预期的脱硝效果。此外V对生态环境有毒害作用不利于V基催化剂的未来发展。因为环境法规的严格要求包括工业NOx的排放标准要求、柴油发动机NOx排放限值要求等需要SCR脱硝催化剂毒性更低、温度窗口更宽以及低温活性更好。因此低温高效、性能稳定、对环境无毒害作用的低温SCR脱硝催化剂已成为研究热点。1低温SCR脱硝催化剂1.1Mn基低温SCR脱硝催化剂由于锰的价态分布较广不同价态的锰之间能相互转化产生氧化还原性促进NH3选择性还原NO从而促进SCR反应的进行。Kapteijn等对单组分的MnOx做了深入的研究制备了不同价态的纯MnOx研究了不同价态的Mn的催化活性的差异。结果表明在低温环境中选用NH3作为还原剂进行SCR反应得到结论MnO2>Mn5O8>Mn2O3>Mn3O4>MnO证明MnOx中Mn元素的价态对催化剂活性有特别大影响。单组分的Mn基催化剂虽然反应温度低催化效率高但是由于在低温条件下对N2的选择性差对SO2和H2O的抵抗性能较差容易在烟气中失活。为了解决单组分Mn基催化剂的缺点近几年以来研究人员将其他金属元素掺杂到单组分Mn基催化剂中形成复合Mn基催化剂。陈志航等采用柠檬酸法制备了一系列铬锰复合氧化物催化剂考察了铬锰摩尔比对反应活性的影响。实验结果表明当铬锰摩尔比为0.4∶1时在空速30000h-1和120℃条件下NOx转化率达98.5%N2选择性达100%。(1)以TiO2为载体由于TiO2表面具备丰富的Lewis酸性位点低温下NH3易在催化剂上吸附与活性的特性TiO2常被用作低温SCR催化剂载体。陈焕章等采用共沉淀法制备了Mn-Co-Fe/TiO2低温SCR脱硝催化剂考察了锰前驱体种类、负载量、活性组分分配比、焙烧温度等对催化剂低温脱硝性能的影响。实验结果表明以硝酸锰为锰的前驱体负载量(质量分数)为20%Mn、Co、Fe的摩尔比为4∶1∶0.7焙烧温度为500℃的条件下NO的转化率达97%以上。Zhang等采用溶剂热合成法制备了掺杂Sn的三元混合Ce-Sn-Ti催化剂。与未改性的催化剂相比Sn掺杂的催化剂显示出较好的低温活性能较好地耐受H2O或SO2。Sn的加入可以显著改善和优化金属氧化物的结构同时证实了Ce与Sn的协同作用明显增加晶体缺陷、氧空位、酸位以及比表面积。(2)以Al2O3为载体郭静等采用凝胶溶胶法制备大比表面积的Al2O3载体等体积浸渍法配制负载MnOx和CeO2组分的CeO2-MnOx催化剂。实验结果表明活性组分的负载量和焙烧温度对催化剂性能有特别大影响。4%CeO2-7%MnOx/Al2O3催化剂显示了最大催化活性。王晓波等制备了一系列Fe-Mn/Al2O3低温SCR脱硝催化剂考察了不同Fe、Mn负载量制备的催化剂的脱硝性能。实验结果表明当Fe、Mn负载量均为质量分数8%时的Fe-Mn/Al2O3催化剂在150℃时脱硝效率达99%。1.2炭基低温SCR脱硝催化剂活性炭和活性炭纤维具备发达的孔结构、高比表面积因而具备良好的吸附性能常作为低温SCR反应的催化剂载体。甘玲等采用浸渍法制备了一系列以活性炭为载体、Fe掺杂的Mn-Ce/AC低温