釩鈦基SCR催化劑的中毒、再生與回收.pdf

1、氮氧化物(NOx)作為主要的大氣污染物之一，其排放導(dǎo)致了一系列環(huán)境問題。氨選擇性催化還原(NH3-SCR)煙氣脫硝技術(shù)被認(rèn)為是固定源煙氣中NOx脫除最有效的方法，其中催化劑作為該技術(shù)的核心，直接關(guān)系到整個(gè)SCR系統(tǒng)的性能和成本。而催化劑的中毒在實(shí)際應(yīng)用過程中是不可避免的，研究催化劑在實(shí)際運(yùn)行條件下的中毒情況具有重要的實(shí)際意義。隨著我國(guó)環(huán)保力度的不斷加大，SCR脫硝系統(tǒng)建設(shè)持續(xù)增加，會(huì)有大量催化劑在運(yùn)行過程中慢慢失活直至報(bào)廢，在未來幾年將

2、會(huì)面臨廢棄SCR催化劑的處理問題。SCR催化劑的制備成本十分昂貴，有必要對(duì)廢SCR催化劑進(jìn)行二次利用，一方面能夠降低企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本，另一方面能夠減少環(huán)境污染和資源浪費(fèi)。SCR催化劑的二次利用主要有兩條路線:首先是催化劑的再生，恢復(fù)脫硝活性后循環(huán)利用;對(duì)于不可再生或再生失敗的催化劑，則需要對(duì)其中有用的金屬氧化物進(jìn)行回收。因此，本文對(duì)釩鈦基SCR催化劑的鉀和SO2的中毒機(jī)理、工業(yè)失活催化劑的再生以及釩和鎢等活性組分的回收進(jìn)行了研究，主要結(jié)果

3、如下:
　　1、本文制備的V2O5/TiO2催化劑浸漬法擔(dān)載KCl后，模擬煙氣中SO2的存在會(huì)加速催化劑的失活，失活程度與催化劑中K/V摩爾比有關(guān)，且KCl和SO2對(duì)催化劑的影響是長(zhǎng)時(shí)間的過程。當(dāng)催化劑中K/V摩爾比為0.02和0.1時(shí)，KCl會(huì)與SO2、O2和H2O等形成K2S2O7，K2S2O7會(huì)與V2O5形成共熔物。當(dāng)K/V摩爾比為0.3時(shí)，則可能會(huì)形成K2SO4，此時(shí)沒有共熔物的生成。V2O5-K2S2O7共熔物的形成會(huì)導(dǎo)

4、致催化劑比表面積不同程度的降低，但比表面積的降低并不是催化劑活性降低的主要原因。V2O5-K2S2O7共熔物的生成對(duì)載體TiO2并無影響，但會(huì)導(dǎo)致催化劑表面活性釩物種的減少，同時(shí)還會(huì)降低NH3的吸附，尤其是SCR反應(yīng)的活性Brφnsted酸位，同時(shí)還會(huì)降低催化劑的氧化性能，這也是導(dǎo)致催化劑失活的主要原因。此外，有水存在時(shí)，能夠抑制K2S2O7的生成，催化劑脫硝活性的降低程度減弱。
　　2、通過對(duì)本文所用工業(yè)失活SCR催化劑研究發(fā)現(xiàn)

5、，催化劑表面飛灰覆蓋嚴(yán)重，經(jīng)過吹灰處理后，發(fā)現(xiàn)催化劑表面并沒有發(fā)生比表面積和孔結(jié)構(gòu)的嚴(yán)重退化，以及V2O5等活性物質(zhì)的晶粒聚集和燒結(jié)，堿金屬鉀和堿土金屬鈣是導(dǎo)致催化劑失活的主要元素。H2SO4酸洗再生能夠除去催化劑表面較多的中毒物鉀，催化劑表面沉積的SO42-會(huì)使催化劑表面酸性得到大幅增強(qiáng)，但同時(shí)會(huì)造成催化劑表面活性組分釩的流失。NaOH堿洗再生對(duì)中毒物鉀的去除并不明顯，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致活性組分釩和鎢的嚴(yán)重流失，此外，再生液中的堿金屬鈉會(huì)部分

6、殘留于催化劑表面，導(dǎo)致催化劑的表面酸性急劇下降，脫硝活性急劇降低。對(duì)于有機(jī)弱酸檸檬酸以及絡(luò)合物EDTA，中毒物鉀的脫除效果不明顯，同時(shí)會(huì)對(duì)活性組分釩和鎢造成不同程度的流失。水洗再生能夠較好的除去中毒物鉀的同時(shí)，還能夠恢復(fù)部分比表面積，同時(shí)并不會(huì)造成催化劑表面活性組分的流失。隨著水洗溫度由30℃升高至60℃，催化劑表面的鉀和鈣脫除量逐漸增多，催化劑的脫硝活性逐漸升高，催化劑表面的NH3吸附能力隨之增大，同時(shí)催化劑表面釩物種的還原能力也逐漸

7、增強(qiáng)。30℃水洗再生1h雖然能夠洗掉催化劑表面部分鉀和鈣，但是無法洗脫催化劑表面與釩氧物種強(qiáng)烈相互作用的鉀和鈣，延長(zhǎng)水洗時(shí)間或升高水洗溫度則可以將此部分鉀和鈣洗脫出來。
　　3、對(duì)于失活工業(yè)SCR催化劑的硫酸常壓浸出過程，當(dāng)攪拌速度達(dá)到200rpm以后，催化劑顆粒的外擴(kuò)散阻力達(dá)到最小;隨著浸出溫度、硫酸濃度和浸出時(shí)間的增加，釩的浸出率逐漸增加;而隨著固液比的增加，釩的浸出率逐漸減小。文獻(xiàn)中常用的金屬及金屬氧化物浸出過程的收縮核模型