低溫NH3-SCR脫硝MnOx–CoOx復(fù)合氧化物催化劑的研究.pdf

1、燃煤電廠大量排放的氮氧化物(NO、NO2、N2O)可導(dǎo)致酸雨、光化學(xué)煙霧、溫室效應(yīng)等環(huán)境問(wèn)題,對(duì)于氮氧化物脫除目前最有效的辦法是以 NH3為還原劑的選擇性催化還原即 NH3-SCR脫硝技術(shù)。使用釩系催化劑的中高溫 NH3-SCR脫硝工藝已經(jīng)商業(yè)運(yùn)行,但中高溫脫硝工藝需將催化劑布置在脫硫除塵之前,使得催化劑易遭受飛灰的磨損和SO2的毒害,因此可布置于脫硫除塵之后的低溫NH3-SCR脫硝催化劑受到了越來(lái)越廣泛的重視,其中Mn系NH3-SCR

2、催化劑因良好的低溫活性成為了研究重點(diǎn)。
　　煙氣中氮氧化物的主要成分為NO,其脫除過(guò)程可由快速SCR(NO+NO2+NH3)或者標(biāo)準(zhǔn)SCR(NO+O2+NH3)兩條途徑,因快速SCR具有比標(biāo)準(zhǔn)SCR快得多的反應(yīng)速率,所以如能提高催化劑催化氧化NO為NO2的活性,使更高比例的NO經(jīng)快速SCR脫除,理論上可以提高催化劑的NH3-SCR脫硝性能。據(jù)此本文選用對(duì)催化氧化NO有較高活性的Co元素及低溫SCR活性?xún)?yōu)秀的Mn元素為活性組分,制備

3、了鈷錳復(fù)合氧化物催化劑,測(cè)試了其在低溫NH3-SCR脫硝過(guò)程中的催化性能,并探討了制備方法、焙燒溫度和Mn/Co摩爾比對(duì)催化劑活性的影響。
　　研究中首先比較了共沉淀法、檸檬酸法和固相反應(yīng)法三種方法制備的催化劑的活性,并對(duì)催化劑進(jìn)行了表征,結(jié)果表明采用共沉淀法制備的催化劑具有最大的比表面積,組分的還原溫度最低,且催化劑含有高價(jià)態(tài)的Mn4+, Mn4+對(duì)SCR反應(yīng)的氧化還原有利,因而以共沉淀法制備的催化劑表現(xiàn)出最佳的脫硝活性。

4、>　　研究接下來(lái)探究了焙燒溫度和Mn/Co摩爾比對(duì)催化劑活性的影響。焙燒溫度能影響催化劑的晶型結(jié)構(gòu),較低的焙燒溫度能保證催化劑中含有單獨(dú)存在的鈷氧化物,進(jìn)而發(fā)揮鈷氧化物的NO氧化活性;焙燒溫度升高,催化劑呈尖晶石結(jié)構(gòu)并且晶粒長(zhǎng)大,催化劑比表面積下降,還原溫度升高,并且催化劑酸性增強(qiáng),導(dǎo)致催化劑活性的下降;研究中最后確定催化劑的焙燒溫度為400℃,此時(shí)催化劑表現(xiàn)出了最佳的低溫脫硝活性。對(duì)于400℃焙燒的催化劑,當(dāng)錳的摩爾含量>50％時(shí),催

5、化劑傾向于形成鈷錳的尖晶石或者其他固溶體;而錳含量≤50％時(shí)則多以鈷氧化物存在。當(dāng)Mn/Co摩爾比為5/5時(shí),催化劑Mn4+還原溫度最低,具有最佳的脫硝活性。
　　最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了單獨(dú)的鈷氧化物具有比單獨(dú)的錳氧化物更好的NO氧化活性,快速SCR的存在確實(shí)能提高催化劑的活性,NOx的脫除在本實(shí)驗(yàn)中通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)SCR和快速SCR共同完成。由XPS的數(shù)據(jù)顯示Mn4+經(jīng)過(guò)反應(yīng)后比例降低,而Co3+經(jīng)過(guò)反應(yīng)后比例上升,綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)論和文獻(xiàn)數(shù)據(jù),