菱-錳鐵礦石低溫SCR脫硝催化劑的制備及改性研究.pdf

1、選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction，SCR)是近年來工業(yè)上廣泛應(yīng)用的一種煙氣脫硝技術(shù)。但目前商用釩鎢鈦（V2O5-WO3/TiO2）催化劑的活性窗口溫度較高，采用高溫高塵的布置方式影響催化脫硝裝置的正常運行，同時該催化劑價格昂貴，主要活性組分釩是環(huán)境污染物，因此開發(fā)低溫、高效、廉價的新型SCR脫硝催化劑是優(yōu)化煙氣脫硝，保護大氣環(huán)境的一個重要課題。
　　本文以菱/錳鐵礦石作為研究對象，對其采

2、用煅燒、摻雜稀土元素Ce、微波改性等手段制備一系列SCR脫硝催化劑，研究這兩種鐵礦石催化劑的SCR脫硝活性和抗硫特性。通過XRF、BET、XRD、NH3-TPD、TG等表征手段，分析鐵礦石催化劑改性前后的組分、表面結(jié)構(gòu)，微觀形貌，晶型形態(tài)、表面酸性等。同時通過SCR脫硝試驗，研究空速、氨氮比、氧含量等實驗參數(shù)對催化劑脫硝活性的影響。主要結(jié)論如下:
　　煅燒溫度對菱鐵礦和錳鐵礦催化劑的表面結(jié)構(gòu)和活性組分有很大的影響。煅燒溫度分別為4

3、50℃、550℃、650℃時，450℃煅燒處理的菱/錳鐵礦催化效率最佳，650℃時最差。450℃煅燒的菱鐵礦主要產(chǎn)物為γ-Fe2O3，經(jīng)過550℃及更高溫度煅燒主要產(chǎn)物是α-Fe2O3;而450℃煅燒的錳鐵礦主要成分為Mn2O3，經(jīng)過更高溫度煅燒之后轉(zhuǎn)化為MnO2等其他晶體。
　　Ce的摻雜改性對菱鐵礦和錳鐵礦的催化脫硝性能和表面結(jié)構(gòu)也有顯著的影響。550℃煅燒的Cex-菱鐵礦(x=0.1，0.2，0.3)催化劑的脫硝效率較菱鐵礦

4、催化劑均有提高，且隨著Ce摻雜量的提高而提高，Ce0.3-菱鐵礦催化劑的脫硝活性最佳。結(jié)合BET、XRD和NH3-TPD等表征分析，發(fā)現(xiàn)摻雜Ce之后催化劑的比表面積明顯提高，其主要成分α-Fe2O3的結(jié)晶受到抑制，結(jié)構(gòu)趨于無序化，表面酸性更強，同時Fe、Mn、Ce三種元素之間也存在協(xié)同作用，因而對催化劑催化活性有顯著的提高作用。而Cex-錳鐵礦(x=0.05，0.1，0.15)催化劑的催化效率都低于錳鐵礦催化劑，5％和10％Ce的摻雜對

5、催化活性抑制作用明顯，15％Ce的摻雜量時抑制作用已不明顯，這是由于摻雜少量Ce時，占主導地位的是Ce覆蓋活性位產(chǎn)生的抑制作用，隨著Ce摻雜量的提高，Mn-Ce之間的協(xié)同作用逐漸加強，逐漸抵消部分抑制作用，因此15％Ce摻雜量時抑制作用不明顯。
　　催化劑硫中毒主要是因為生成的硫酸銨鹽類物質(zhì)沉積覆蓋在催化劑的表面，堵塞孔隙。在較高溫度下，硫酸銨鹽類物質(zhì)更易分解，有利于減緩催化劑的中毒作用。Ce的加入有利于減緩菱鐵礦和錳鐵礦催化劑的

6、中毒，這是由于Ce的加入使SO2吸附以大塊硫酸鹽的形式在CeO2上優(yōu)先形成，同時Ce的摻雜也有利于降低催化劑表面硫酸鹽的熱穩(wěn)定性，因此摻雜Ce有效地提升了催化劑的抗硫性能。
　　微波烘干的M-Ce0.15-錳鐵礦催化劑的脫硝效率較普通烘干的Ce0.15-錳鐵礦和錳鐵礦催化劑均有所提高，這是由于微波烘干對催化劑的表面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了有利的影響，從而提高了其催化活性。結(jié)合BET、XRD、NH3-TPD等表征分析可知，微波烘干有助于提高催化劑