Mn-ZrO2催化劑的制備及其催化氧化脫除煙氣NOx研究.pdf

1、NO的催化氧化技術(shù)(SCO)在煙氣凈化領(lǐng)域具有重要意義。利用該技術(shù)可將NO部分催化氧化成為NO2,然后利用原有的脫硫吸收塔將其有效吸收,轉(zhuǎn)化為硝酸鹽,該方法可方便的用于改造現(xiàn)有裝置,節(jié)省投資,且有望實(shí)現(xiàn)脫硫脫硝一體化。同時,提高NO的氧化度也有利于提高低溫SCR反應(yīng)速率。但對于NO催化氧化技術(shù)而言,催化劑的制備和研究是關(guān)鍵。目前,錳氧化物催化劑具有脫硝活性高、選擇性好等優(yōu)點(diǎn),有較高的商業(yè)應(yīng)用價值,但是此類催化劑對NO的氧化反應(yīng)機(jī)理尚未有

2、統(tǒng)一的認(rèn)識,且煙氣中的SO2對其脫硝活性具有明顯的毒化作用。因此,研制出高效的NO催化氧化催化劑并進(jìn)行SCO反應(yīng)機(jī)理和SO2影響研究對我國燃煤煙氣凈化具有重要的理論指導(dǎo)意義。
　　本文首先以二氧化鋯作為載體負(fù)載錳氧化物,制備了SCO催化劑?？疾炝酥苽錀l件(煅燒溫度、負(fù)載量、負(fù)載方法及前驅(qū)體、活性組分)和反應(yīng)條件(反應(yīng)溫度、O2濃度、空速)對催化劑SCO活性的影響。采用N2吸附、XRD、XPS等手段對催化劑理化性質(zhì)進(jìn)行了表征。結(jié)果表

3、明,采用等體積浸漬法,以硝酸錳作為前驅(qū)體制備的Mn8/ZrO2/450催化劑具有最佳SCO活性。催化劑的主要活性組分為 MnO2,在催化劑載體表面上呈現(xiàn)出較好的分散度。對催化劑進(jìn)行了NO等溫吸附與程序升溫脫附,結(jié)合程序升溫表面反應(yīng)(TPSR)實(shí)驗(yàn),探討了催化劑表面 NO催化氧化機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn),NO在該催化劑表面主要以吸附態(tài)反應(yīng),在含氧氣氛中吸附態(tài)NO的氧化速率高于脫附速率,表面NO2的脫附峰溫與最佳SCO活性溫度相吻合。表明NO轉(zhuǎn)化過程

4、速率受氧化產(chǎn)物NO2的脫附步驟控制,表面反應(yīng)為快速步驟。
　　其次,通過活性評價研究了煙氣中 SO2對Mn/ZrO2催化劑 SCO脫硝活性的影響。采用SO2暫態(tài)響應(yīng)、程序升溫脫附(TPD)、BET比表面及孔徑分布測定、FT-IR、XRD、XPS等表征技術(shù)對催化劑硫中毒化學(xué)本質(zhì)進(jìn)行了深入分析。結(jié)果表明,煙氣中SO2對MnOx/ZrO2催化劑的SCO脫硝活性具有顯著的抑制作用。SO2氧化為 SO3與氧化鋯載體結(jié)合生成 Zr(SO4)2

5、,造成催化劑結(jié)構(gòu)破壞,占據(jù)催化劑表面活性位,影響NO在催化劑表面吸附形態(tài),造成催化劑失活。
　　最后,為進(jìn)一步提高催化劑的低溫SCO活性和耐硫性能,本文將其他金屬氧化物作為助劑,對Mn/ZrO2催化劑進(jìn)行改性。發(fā)現(xiàn)Co、La、Ce氧化物對Mn/ZC/350催化劑的摻雜改性在一定程度上提高了催化劑的低溫SCO活性,延緩了SO2對催化劑的毒化,但改性后催化劑仍不具有抗硫性,SO2仍造成催化劑的不可逆失活;Cr、Fe、Mo氧化物對錳基氧