Mn-堇青石催化劑的制備與性能研究.pdf

1、水泥窯尾氣中氮氧化物（NOx）排放量的治理和控制已成為目前限制水泥行業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵因素，分級燃燒技術(shù)和SNCR（選擇性非催化還原）脫硝技術(shù)的應(yīng)用雖然在一定程度上可以緩解NOx減排給企業(yè)所帶來的壓力，但是要真正實現(xiàn)水泥行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，脫硝效率更高、更穩(wěn)定、更為環(huán)保的低溫（<200oC）SCR（選擇性催化還原）脫硝技術(shù)的研究和開發(fā)成為了水泥行業(yè)未來NOx治理的主要方向。堇青石多孔陶瓷因具有良好的抗熱沖擊性、較低的熱膨脹系數(shù)、高化學穩(wěn)定性和

2、較好的機械強度等優(yōu)異性能而成為良好的催化劑載體。
　　本文首先以偏高嶺土、石英砂和氧化鎂為原料，炭粉和淀粉為造孔劑，通過固相合成法制備了堇青石多孔陶瓷，并通過XRD、SEM、BET等測試手段探究了燒結(jié)溫度、造孔劑種類和添加量、酸處理時間等因素對于堇青石多孔陶瓷性能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：當燒結(jié)溫度為1300℃、造孔劑為炭粉且添加量為8％時，得到的堇青石具有良好的性能，其吸水率、氣孔率、抗折強度和熱膨脹系數(shù)分別可達23.29%、37.18

3、%、18.66MPa、2.96×10-6/K。適當?shù)乃崽幚碛兄谳狼嗍砻婵捉Y(jié)構(gòu)的豐富且能大幅提升其比表面積，酸處理時間以2h為宜。
　　以堇青石為載體，硅溶膠為膠黏劑，通過浸漬涂覆的方式制備Mn/堇青石低溫SCR脫硝催化劑的最佳制備工藝為：硅溶膠的用量為硅溶膠體積（ml）與催化劑MnOx質(zhì)量（g）比為2:1、催化劑負載量為15%、熱處理溫度為300℃。此條件下制備得到的Mn/堇青石催化劑在180oC時的脫硝率為82.4%，催化劑

4、負載牢固度可達90%以上。對堇青石載體進行酸處理可以小幅提升樣品的脫硝性能和催化劑負載的牢固度。
　　以堇青石為載體，通過溶膠-凝膠浸漬的方式制備Mn/堇青石低溫SCR脫硝催化劑的最佳制備工藝為：浸漬次數(shù)為5次，焙燒溫度為500℃，此時催化劑的負載量可達到10.13%，180℃時的脫硝率為78.6%，催化劑負載牢固度達到92.5%；對堇青石載體進行酸處理不僅可以提升催化劑的負載量，縮短制備周期，也有助于催化劑在載體表面的分散，從而

5、提升其負載牢固度，酸處理后的堇青石載體浸漬3次后催化劑負載量就可達到13.36%，180℃時的脫硝率為81.2%，催化劑負載牢固度超過95%。
　　兩種制備工藝得到的Mn/堇青石催化劑的脫硝性能和負載牢固度均較好且相差不大，但是浸漬涂覆制備工藝得到的Mn/堇青石催化劑具有更好的抗SO2 中毒能力，主要原因是硅溶膠對于催化劑的包裹對催化劑起到了一定的保護作用。同時，浸漬涂覆工藝具有更好的經(jīng)濟適用性，因此具備更好的應(yīng)用前景。