SO2和H2O對(duì)Mn-Ce-TiO2低溫SCR催化劑的影響.pdf

1、氮氧化物是最常見、影響最大的大氣污染物之一，是大氣環(huán)境治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。隨我國工業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大特別是火電行業(yè)的發(fā)展，其排放量不斷增加進(jìn)而帶來了諸多的環(huán)境問題。以氨氣作為還原劑、以V2O5-WO3/TiO2為催化劑的選擇性催化還原法(SCR)是目前技術(shù)上最為成熟、實(shí)際應(yīng)用上最常見的火電廠煙氣脫硝技術(shù)。但因V2O5-WO3/TiO2催化劑活性溫度在300～400℃之間，因此只能將SCR反應(yīng)器布置于省煤器和除塵器之間的高硫高塵位置，煙氣中高濃

2、度的SO2和飛灰的影響大大縮短了催化劑的使用壽命。因此，低溫SCR技術(shù)的開發(fā)便引起了國內(nèi)外研究者的廣泛關(guān)注。而低溫SCR技術(shù)的核心是低溫SCR催化劑，所以研制可布置在除塵或脫硫之后并且具有高活性和較強(qiáng)抗毒性能的催化劑的便成為研究低溫SCR技術(shù)的關(guān)鍵。金屬 Mn存在眾多不同價(jià)態(tài)的氧化物并且相互之間可以轉(zhuǎn)換循環(huán)，這一特性使得以氧化錳為活性組分的催化劑具有較好的低溫活性。稀土元素Ce因具有良好儲(chǔ)放氧性能而常被用做活性助劑來提高催化劑的性能。T

3、iO2以其穩(wěn)定性以及易于與活性組分形成強(qiáng)相互作用的特性而常被用來作為催化劑的載體。因此，作為低溫SCR催化劑的Mn-Ce/TiO2催化劑便具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，燃煤煙氣中往往含有一定濃度的 SO2和H2O，而兩者又對(duì)催化劑的活性有一定的抑制作用，因此研究SO2和H2O對(duì)催化劑活性的影響并探究其原因，進(jìn)而提高催化劑的性能，便具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本文通過溶膠凝膠法制備了Mn-Ce/TiO2低溫SCR催化劑，添加CTAB、

4、Al2O3和SiO2進(jìn)行優(yōu)化改性，并研究了催化劑在SO2和H2O單獨(dú)存在和共同存在時(shí)對(duì)催化劑活性的影響。通過BET、SEM、XRD、FT-IR和XPS等表征手段對(duì)催化劑的優(yōu)化改性效果以及SO2和H2O對(duì)催化劑的毒化作用的原因進(jìn)行了初步的探索。結(jié)果表明，CTAB改性效果最佳，在反應(yīng)溫度為140℃，無SO2和H2O的條件下，其 NOx去除率達(dá)到84％左右，并且具良好的穩(wěn)定性。但隨模擬煙氣中加入SO2或H2O濃度的增大對(duì)催化劑活性產(chǎn)生明顯抑制

5、作用。SO2為900×10-6時(shí)，NOx去除率僅為41％左右，H2O為9％時(shí)NOx去除率僅57％。較高濃度SO2引起的催化劑失活不可自行恢復(fù)，而H2O抑制作用則可自行恢復(fù)。當(dāng)SO2和H2O共存時(shí)，H2O競(jìng)爭(zhēng)吸附作用會(huì)減弱 SO2的毒化作用。表征結(jié)果顯示，硫酸銨鹽在催化劑表面的沉積造成孔徑為5-10nm的孔大量減少，并且覆蓋催化劑表面的Lewis酸性位而使催化劑吸附NH3的性能減弱。SO2的毒化作用還造成大量的載體TiO2由銳鈦礦性轉(zhuǎn)變成