鈰釩鋯固體超強酸催化劑的脫硝活性及其抗中毒能力.pdf

1、氮氧化物(NOx)是當(dāng)今大氣環(huán)境中的主要污染物之一，而氨法選擇性催化還原脫硝技術(shù)(NH3-SCR)是目前技術(shù)最成熟、應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硝技術(shù)。目前廣泛使用的商用催化劑(V2O5-WO3/TiO2)因易發(fā)生堿/堿土金屬中毒，不適宜應(yīng)用于含有較高堿、堿土金屬的煙氣處理，如生物質(zhì)燃料煙氣、垃圾焚燒爐煙氣等。因此，本文開發(fā)了具有優(yōu)異脫硝活性、選擇性、堿金屬抗性及抗硫性的鈰釩鋯固體超強酸催化劑，為改善脫硝催化劑中毒問題做出了積極有益的探索。

2、>　　首先，本文研究了鈰鋯固體超強酸催化劑的制備工藝，考察了載體硫酸化處理對催化劑結(jié)構(gòu)及脫硝活性的影響。通過活性測試及表征分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，二氧化鋯載體硫酸化改性對鈰鋯催化劑的脫硝性能具有顯著的促進作用。硫酸化后的催化劑以單一的四方晶相結(jié)構(gòu)存在，具有更小的顆粒尺寸及更大的比表面積，且表面含有更豐富的Ce3+及表面酸性。通過優(yōu)化工藝制得的催化劑在370至530℃溫度范圍內(nèi)具有90％以上的脫硝效率，最高可達96％的效率。
　　在鈰鋯固體超

3、強酸催化劑的基礎(chǔ)上，本文考察了硫酸化對催化劑堿金屬抗性的影響，并優(yōu)化了催化劑制備的工藝參數(shù)。研究發(fā)現(xiàn)載體硫酸化處理能顯著提高鈰鋯催化劑的堿金屬抗性，當(dāng)載體硫酸化濃度為0.25 M，焙燒溫度為600℃時，添加毒性物質(zhì)鉀（K/Ce摩爾比為0.4）后，硫酸化催化劑的最高活性可達99.3％，相比于加K前脫硝效率反而有所提高。同等條件下未硫酸化的催化劑加K后最高僅有50％的脫硝效率，而釩鎢鈦(V2O5-WO3/TiO2)催化劑則完全失活。168小

4、時的連續(xù)性實驗也顯示該鈰鋯固體超強酸催化劑能保持穩(wěn)定的活性(＞85％)，且效率沒有下降的趨勢。
　　針對毒性物質(zhì)鉀(K)對鈰鋯固體超強酸催化劑活性反而具有促進作用的反?，F(xiàn)象，本文進一步探討了K對催化劑表面酸堿性的調(diào)控作用，提出了適量的K對催化劑脫硝活性的促進機理，為制備具有優(yōu)異堿金屬抗性的脫硝催化劑提供了新的思路。適量的K增強了鈰鋯固體超強酸催化劑表面對NOx的化學(xué)吸附及氧化能力，從而促進了NOx物種與吸附NH3物種之間的氧化還原

5、反應(yīng)，因此在250-480℃溫度段促進了催化劑的脫硝活性。同時，充分的酸性位仍是催化劑獲取SCR高催化活性的重要因素，不僅保證了NH3在催化劑表面的吸附及氧化，并能優(yōu)先結(jié)合堿金屬，保護活性中心不受影響。
　　針對鈰鋯固體超強酸催化劑的抗硫性能較差這一問題，本文通過添加釩進一步提高催化劑的抗水抗硫性，制備得到對堿金屬、SO2、H2O均具有較高耐受性的SCR脫硝催化劑。鈰鋯固體超強酸催化劑對SO2的吸附及氧化能力較強，易形成SO3及硫