M-Ca-5A型分子篩上微波催化煙氣同時(shí)脫硫脫硝的研究.pdf

1、燃煤煙氣中的SO2和NOx是酸雨形成的主要原因，它們還能引起人體中毒、植物損害，并與碳?xì)浠衔镄纬晒饣瘜W(xué)煙霧，造成臭氧層的破壞。2006年全國(guó)二氧化硫排放量2594.4萬(wàn)噸，NOx排放量約為1600萬(wàn)噸，全國(guó)每年因此而造成的經(jīng)濟(jì)損失已達(dá)上千億元。如何經(jīng)濟(jì)有效地控制燃煤中SO2和NOx的排放量是我國(guó)乃至世界節(jié)能減排領(lǐng)域中急需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。研究新型煙氣同時(shí)脫硫脫硝工藝具有重大的環(huán)境意義和經(jīng)濟(jì)效益。論文采用浸漬法制備了M/Ca—5A(M=C

2、o、Fe、Cu)型分子篩催化劑，研究微波催化作用、微波催化還原作用、微波催化還原脫硫脫硝反應(yīng)過(guò)程影響影響因素，并通過(guò)催化劑和催化反應(yīng)的表征技術(shù)，闡明微波催化反應(yīng)機(jī)理，研究微波催化脫硫脫硝氣-固表面催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 通過(guò)催化劑比表面積(BET)與孔徑分析、X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X—射線光電子能譜(XPS)等表征分析手段分析M/Ca—5A分子篩催化劑的催化特性：①BET結(jié)果顯示M/Ca—5A的孔徑主要以中

3、孔為主，Cu/Ca—5A具有最大的比表面積和孔容量。②XRD結(jié)果顯示M/Ca—5A分子篩中各金屬氧化物均勻分散于分子篩體相中，且以單分子層分布。③XPS結(jié)果顯示Co、Fe、Cu分別以Co2+、Fe3+、Cu2+形式存在。④SEM結(jié)果顯示M/Ca—5A分子篩除了Co—Fe—Cu/Ca—5A之外沒有發(fā)現(xiàn)其它負(fù)載金屬分子篩發(fā)生團(tuán)簇現(xiàn)象，其它幾種分子篩的分散性較好。 微波催化同時(shí)脫硫脫硝的研究結(jié)果表明：①采用M/Ca—5A型分子篩為催化

4、劑的微波催化脫硫脫硝效果接近于采用M/Ca—5A型分子篩為催化劑、碳酸氫銨為還原劑的催化還原脫硫脫硝效果；②微波催化脫硫脫硝性能順序?yàn)椋篊o—Fe—Cu/Ca—5A>Co/Ca—5A≈Co—Cu/Ca—5A>Cu/Ca—5A；③采用Co—Fe—Cu/Ca—5A型分子篩為催化劑的微波催化脫硫脫硝效率分別可達(dá)99.5％和86.1％。 采用M/Ca—5A型分子篩為催化劑、碳酸氫銨為還原劑的微波催化還原同時(shí)脫硫脫硝研究結(jié)果表明：①采用C

5、o—Cu/Ca—5A型分子篩為催化劑的微波催化脫硫脫硝效率分別可達(dá)98％和95.7％；②微波的加入極大提高了脫硫效率，脫硝受微波的加入影響較小，微波能分別提高脫硫脫硝效率15～30％和1～20％；③還原劑碳酸氫銨的加入能提高微波催化脫硫脫硝效率，分別可達(dá)15～18％和10～28％；④微波催化還原脫硫脫硝適宜工藝條件為：停留時(shí)間為0.385s，微波功率為280W。⑤微波催化還原脫硫性能順序?yàn)椋篊u/Ca—5A>Co—Cu/Ca—5A>Co

6、—Fe—Cu/Ca—5A≈Co/Ca—5A；微波催化還原脫硝性能順序?yàn)椋篊o/Ca—5A>Co—Cu/Ca—5A>Co—Fe—Cu/Ca—5ACo>Cu/Ca—5A。 根據(jù)高效液相色譜法(HPLC)間接檢測(cè)微波催化反應(yīng)體系存在羥基自由基、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)中間產(chǎn)物中存在NH2高活性物質(zhì)、X—射線光電子能譜(XPS)結(jié)果表明產(chǎn)物中硫的形態(tài)既有SO42-又有單質(zhì)硫，氮以NH4+形式存在，微波催化脫硫脫硝的機(jī)理可描述為M/