【摘要】：氮氧化物(NO_x)是造成酸雨、霧霾等環(huán)境污染的主要大氣污染物之一,對人類的生活和生產(chǎn)造成危害。中小型工業(yè)窯爐煙氣要實現(xiàn)長期低成本脫硝,最簡便的方法是利用煙氣中剩余的O2,在催化劑的作用下將活潑難溶解的NO氧化為可溶性的NO2,再用堿液濕法吸收,以實現(xiàn)NO_x的完全脫除及資源化利用。本文通過稀土鈰負載、氧化修飾以及載體摻雜等策略制備了一系列鉻基催化劑,拓寬活性溫度窗口,力求提高催化活性和抗水抗硫性,使其適用于不同的煙氣狀況。采用X射線衍射譜(XRD)、比表面積(BET)、傅里葉變換紅外(FTIR)、程序升溫還原(H2-TPR)、NO程序升溫脫附(NO-TPD)、X射線光電子能譜(XPS)、原位紅外(in-situ DRIFTS)等多種表征手段,系統(tǒng)深入地研究了催化劑物理結構與化學性能之間的關系,通過表面物種分析,探討NO在鉻基催化劑表面催化氧化的反應過程。通過篩選載體金屬柱撐蒙脫土(TP,ZP,FP)和活性組分(Mn,Co,Cr,Cu),選定Cr/TP催化劑作為研究對象,且12%的Cr負載量最佳。表征結果表明,Cr2O3和Cr03分散在Cr/TP催化劑表面,Cr03作為活性位點用于吸附和活化NO。原位紅外結果表明,表面物種穩(wěn)定性與反應溫度密切關聯(lián),證實中間體亞硝酰基(NO+)與硝酸鹽的存在,揭示了NO氧化在鉻基催化劑表面的變化過程,為后續(xù)研究奠定了理論研究基礎。考察稀土鈰對鉻基催化劑性能的影響,采用超聲輔助浸漬法將稀土鈰負載到鉻基催化劑,制備出Cr1-xCex/TP(0≤x≤1)催化劑。活性測試結果發(fā)現(xiàn)Cr1-xCex/TP催化劑存在最佳摩爾配比,以Cr0.8Ce0.2/TP樣品性能最佳。表征結果表明,鈰負載有助于減小晶粒尺寸,提高樣品分散性。此外還證實,活性位點Cr03易吸附和活化NO,氧化鈰因加速氧物種的流動性而促進O2活化,從而產(chǎn)生表面超氧自由基(O2-)。反應動力學試驗表明,NO催化氧化對NO是0.53級反應,對O2是0.44級反應。為進一步提升催化性能,采用堆積沉淀法(DP)制備了 H2O2氧化修飾的Cr-HP(x)/TP催化劑。活性測試表明,氧化修飾最佳的Cr-HP(3)/TP催化劑不但提高催化性能(比同等條件下的Cr-HP(0)/TP樣品高約80%),還顯著減弱S02的毒害作用。通過催化劑理化結構的分析,證實氧化修飾導致鉻物種傾向于形成高價態(tài)的Cr(Ⅵ)物種,即離子態(tài)鉻酸鹽和氧化態(tài)Cr03,離子態(tài)鉻酸鹽不利于S02在催化劑表面堆積而提高樣品的耐硫性;而氧化態(tài)Cr03有利于與Cr203形成氧化還原循環(huán)而促進NO氧化。保留有效組分,簡化載體制備工藝,考察載體(Ce0.5Ti0.502)非金屬摻雜對鉻基催化劑的影響,采用堆積沉淀法(DP)負載鉻制備了 Cr/CeTi-C(x)催化劑。表征結果表明,非金屬N更傾向于摻雜在CeOx上,取代Ce位點上的氧而形成Ce-N-Ti和Ce-N-Ce鍵。此外,因氮(N)原子半徑與氧(O)原子相近,載體氮摻雜導致晶格收縮和扭曲,表面"缺陷I結構"明顯,其氧空位可促進氧氣的吸附和活化,佐證了超氧自由基的作用機制。
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為了應對目前嚴峻的大氣污染現(xiàn)狀和嚴格的ＮＯｉ．排放標準，必須考慮對燃燒后的煙逡逑氣進行脫硝處理來提高ＮＯｉ．的控制力度。燃燒后煙氣脫硝技術按照工作介質(zhì)分類ｔＷ，主逡逑要包括濕法煙氣脫硝和干法煙氣脫硝。圖１．１列出了燃燒后的煙氣脫硝技術。逡逑邐邋Ｉ￣￣＞［稀蛟吸收去逡逑＇造接在喪）邐：邐，邐｛邐：邋１逡逑化還原法￣邐邐邋￣￣？溶液吸收法邐？｜水、？及收法？逡逑，邐邋—－k 化還原法邋＜——邐邐邋邐邐邐逡逑ｉｔ擇性非催＿＿邐■邐邐邋／ＣＴＩＴＴＩ邋￣＞１堿液吸收法逡逑ｆ邐）邐干法煙氣，

本文編號：2589045