Mn-TiO2催化氧化NO聯(lián)合CaSO3漿液吸收的煙氣脫硝新工藝研究.pdf

1、氮氧化物是煙氣中的主要污染物之一，氧化吸收脫硝技術(shù)是脫除固定源煙氣氮氧化物的重要方法。本文圍繞Mn/TiO2催化氧化NO聯(lián)合CaSO3漿液吸收的脫硝新工藝展開了系統(tǒng)的研究。文中通過制備方法的改進(jìn)和摻雜改性等手段提高了Mn/TiO2對NO氧化的催化活性，獲得了較高的NO轉(zhuǎn)化率，并通過原位紅外等手段揭示了NO催化氧化的反應(yīng)機(jī)理，為催化劑性能的進(jìn)一步改善提供了指導(dǎo)。在NO催化氧化的基礎(chǔ)上，本文還對脫硝吸收劑進(jìn)行了篩選比較，并通過加入添加劑等手

2、段改善吸收劑的性能，為該工藝的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　 首先，本文比較了制備方法對Mn/TiO2催化氧化NO活性的影響，發(fā)現(xiàn)沉淀沉積法相比于浸漬法可以大大提高催化劑的活性(250℃時的NO轉(zhuǎn)化率從40％提高到89％)。表征結(jié)果表明，沉淀沉積法能顯著提高活性相的分散性，制得的MnOx以高活性的Mn(3+)為主，有利于NO2的生成和釋放。工藝操作參數(shù)研究結(jié)果表明，Mn/TiO2對NO氧化具備持久穩(wěn)定的高催化活性。動力學(xué)研究表明，該NO

3、催化氧化反應(yīng)對NO和O2均為0.5級反應(yīng)，催化劑的表觀反應(yīng)活化能約為20 kJ/mol。
　　 其次，本文深入研究了Mn/TiO2對NO氧化的催化反應(yīng)過程和機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，亞硝酰和硝酸鹽(尤其單齒型硝酸鹽)是NO催化氧化中兩類重要的中間產(chǎn)物。NO催化氧化遵循Mars-van Krevelen機(jī)理，即NO先吸附在Mn活性位上，形成亞硝酰，之后亞硝酰被催化劑表面的晶格氧氧化成硝酸鹽，硝酸鹽隨之分解而釋放出NO2，消耗的晶格氧則通過氣

4、相O2的吸附得到補(bǔ)充。Fe摻雜改性的相關(guān)研究也部分印證了該反應(yīng)機(jī)理。測試分析結(jié)果表明，F(xiàn)e的加入能進(jìn)一步提高M(jìn)n/TiO2對NO氧化的催化活性，主要原因在于Fe摻雜既改善了催化劑對NO的吸附性能，又提高了其持續(xù)氧化還原能力。
　　 最后，本文針對氮氧化物吸收過程進(jìn)行了研究。通過比較不同吸收劑對氧化后氮氧化物的吸收特性，發(fā)現(xiàn)CaSO3是一種合適的脫硝吸收劑，其脫硝效率高于水和堿性吸收劑，同時消耗速率遠(yuǎn)低于Na2SO3，且能在脫硝的

5、同時被氧化成石膏，為實現(xiàn)聯(lián)合脫硫脫硝提供了可能。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步考察了MgSO4、Na2SO4和MgCl2等添加劑對CaSO3漿液吸收NO2過程的影響，發(fā)現(xiàn)MgSO4對NO2吸收的促進(jìn)作用最為明顯，能使脫硝效率從71％顯著提高至86％。同時，MgSO4的加入還會加速CaSO3的氧化，并改變NO2液相吸收產(chǎn)物的組成。實驗分析結(jié)果表明，MgSO4添加劑發(fā)生作用的原因在于，Mg2+和SO42-都能提高CaSO3漿液中溶解態(tài)的亞硫酸鹽的含量(